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Die Verständigung durch Stridulationssignale bei Blattschneiderameisen

II. Erzeugung und Eigenschaften der Signale

Communication by stridulatory signals in leaf cutting ants

II. Production and characteristics of the signals

  • 76 Accesses

  • 51 Citations

Summary

  1. 1.

    Structure and function of the stridulatory apparatus in leaf cutting ants (especiallyAtta cephalotes) are described. The posterior rim of the postpetiolar tergite acts as a scraper, an area of parallel ridges at the anterior end of the first tergite of the gaster is the file.

  2. 2.

    The temporal pattern of stridulatory sound is analyzed in oszillograms. The ant produces trains of short transient clicks by pulling the file forward beneath the scraper; each impact of the scraper against a ridge of the file gives a click. External factors (temperature, mechanical stimuli) and central mechanisms, localized in the petiolar ganglion, determine the stridulation pattern.

  3. 3.

    The intensity spectrum of airborne stridulatory sound extends from the upper audible range far into the ultrasonic with a maximum between 20 and 60 kHz. At a distance of 0.5 cm from a soldier ant ofAtta cephalotes, a sound pressure level of 74 dB re 0.0002 μbar has been measured.

  4. 4.

    The intensity spectrum of soil conducted stridulation sound does not contain frequencies above 6 to 8 kHz; an intensity maximum is concentrated between 1 and 3 (up to 5) kHz. A soldier ant, covered by 1 cm of sand, can produce a peak-to-peak signal amplitude of 18 cm/sec2 at the surface. Soil conducted stridulatory sound is attenuated 6 dB/cm.

  5. 5.

    Physical aspects of sound production by a stridulating ant are discussed. The vibration spectrum arising from the movement of the scraper over the file is derived. It is concluded that the spectrum of a periodic sawtooth vibration together with the spectrum of short impacts are basic elements of stridulatory sound production. Taking into account the conditions of sound emittance in air and soil the experimentally determined spectra of stridulation signals can be explained. Considering a soldier ant as a simple sound-source, the total power radiated is found to be 1·10−1 to 2·10−1 erg/sec.

Zusammenfassung

  1. 1.

    Bau und Funktion des Stridulationsapparates von Blattschneiderameisen (besondersAtta cephalotes) werden beschrieben. Eine Schrillkante am Hinterende des Postpetiolustergites steht über einem Feld paralleler Rippen am Vorderende des ersten Gastertergites.

  2. 2.

    Das zeitliche Muster des bei der Stridulation erzeugten Schalles wird anhand von Oszillogrammen analysiert. Die Ameise erzeugt Gruppen kurzer, transienter Klicke, die dadurch zustande kommen, daß das Rippenfeld unter der Schrillkante nach vorne gezogen wird, wobei bei jedem Stoß der Kante gegen eine Rippe ein Klick entsteht. Äußere Faktoren (Temperatur, mechanische Reize) und zentralnervöse Mechanismen, die im Petiolusganglion lokalisiert sind, bestimmen das Stridulationsmuster.

  3. 3.

    Das Amplitudenspektrum des in Luft abgestrahlten Stridulationsschalles reicht vom oberen Hörschallbereich bis weit ins Ultraschallgebiet, mit einem breiten Maximum zwischen 20 und 60 kHz. In 1/2 cm Entfernung von einem Soldaten vonAtta cephalotes beträgt der Schallpegel 74 dB re 0.0002 μbar.

  4. 4.

    Das Amplitudenspektrum des Substratschalles reicht nicht über 6–8 kHz hinaus und hat ein Maximum zwischen 1 und 3 (bis 5) kHz. Ein Soldat unter 1 cm Sand erzeugt an der Oberfläche eine von Spitze zu Spitze gemessene Beschleunigungsamplitude von 18 cm/sec2. Die Abschwächung des Stridulationsschalles beträgt 6 dB/cm.

  5. 5.

    Die physikalischen Grundlagen der Schallerzeugung bei der Stridulation werden diskutiert. Es wird versucht, das Anregungsspektrum, das vom stridulatorischen Elementarvorgang ausgeht, zu erfassen. Die Grundlagen bilden das Amplitudenspektrum einer periodischen Sägezahnschwingung und ein Stoßspektrum. Unter Berücksichtigung der Abstrahlungsbedingungen vom Ameisenkörper in Luft und im Substrat wird aus dem Anregungsspektrum das gefundene Luftschall- bzw. Substratschallspektrum abgeleitet. Die Blattschneiderameise wird als Kugelstrahler nullter Ordnung betrachtet, dessen Gesamtstrahlungsleistung für einen Soldaten vonAtta cephalotes zu 1·10−1 bis 2·10−1 erg/sec bestimmt wird.

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Die Untersuchungen wurden während eines Studienjahres in den Vereinigten Staaten durchgeführt, das von der Stiftung Volkswagenwerk finanziert wurde. Besonderen Dank schulde ich Herrn Prof. Dr.D. R. Griffin, der mich aus ihm zur Verfügung gestellten Mitteln der National Science Foundation großzügig unterstützte, mir mehrere Aufenthalte an der William Beebe Tropical Research Station der New York Zoological Society in Trinidad, W.L., ermöglichte und dort sowie an der Harvard und Rockefeller University alle Geräte für die Untersuchungen zur Verfügung stellte. Sehr zu danken habe ich auch der Direktorin, Mrs.J.Crane-griffin, und dem Personal der Research Station, sowie Dr. and Mrs.M. G. Emsley, Academy of Katural Sciences, Philadelphia, Herrn Prof. Dr.M. Lindauer, Universität Frankfurt, Dr.N. Suga, University of California-San Diego, Dr.R. Suthers, Indiana State University, Prof. Dr.E. O. Wilson, Harvard University und meiner Frau für Rat und Hilfe.

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Markl, H. Die Verständigung durch Stridulationssignale bei Blattschneiderameisen. Z. Vergl. Physiol. 60, 103–150 (1968). https://doi.org/10.1007/BF00878447

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