Deborah Gordon: The emergent genius of ant colonies

Deborah Gordon liebt Ameisen

Übersetzung: Ralph Straumann Lektorat: Alex Boos

I study ants, and that's because I like to think about how organizations work.

Ich studiere Ameisen and zwar weil ich gerne darüber nachdenke, wie Organisationen funktionieren.

And in particular, how the simple parts of organizations

Und im Speziellen, wie die einfachen Teile von Organisationen

interact to create the behavior of the whole organization.

interagieren und das Verhalten der ganzen Organisation formen.

So, ant colonies are a good example of an organization like that,

Ameisenkolonien sind ein gutes Beispiel einer solchen Organisation

and there are many others. The web is one.

und es gibt viele andere. Das Internet ist eines.

There are many biological systems like that --

Es gibt viele solche Systeme in der Biologie --

brains, cells, developing embryos.

Gehirne, Zellen, sich entwickelnde Embryos.

There are about 10,000 species of ants.

Es gibt circa 10'000 Ameisenarten.

They all live in colonies consisting of one or a few queens,

Sie leben alle in Kolonien, die aus einer oder einigen wenigen Königinnen

and then all the ants you see walking around are sterile female workers.

und allen anderen Ameisen, welche unfruchtbare Arbeiterinnen sind, bestehen.

And all ant colonies have in common that there's no central control.

Alle Ameisenkolonien haben eines gemeinsam: Keine zentrale Kontrolle.

Nobody tells anybody what to do.

Niemand sagt irgendjemandem, was tun.

The queen just lays the eggs. There's no management.

Die Königin legt einfach Eier. Es gibt kein Management.

No ant directs the behavior of any other ant.

Keine Ameise steuert das Verhalten irgendeiner anderen Ameise.

And I try to figure out how that works.

Und ich versuche herauszufinden, wie das funktioniert.

And I've been working for the past 20 years

Ich habe die letzten 20 Jahre mit

on a population of seed-eating ants in southeastern Arizona.

einer Population von samenfressenden Ameisen in Südost-Arizona gearbeitet.

Here's my study site. This is really a picture of ants,

Hier ist mein Untersuchungsgebiet. Dies ist wirklich eine Fotografie von Ameisen

and the rabbit just happens to be there.

und der Hase ist nur zufällig auch darin.

And these ants are called harvester ants because they eat seeds.

Diese Ameisen werden Ernteameisen genannt, weil sie Pflanzensamen essen.

This is the nest of the mature colony, and there's the nest entrance.

Dies hier ist ein Nest einer reifen Kolonie und das ist der Nesteingang.

And they forage maybe for about 20 meters away,

Und sie suchen ihr Futter in bis zu circa 20 Meter Entfernung.

gather up the seeds and bring them back to the nest, and store them.

Sie packen Pflanzensamen und bringen sie zurück zum Nest und lagern sie ein.

And every year I go there and make a map of my study site.

Jedes Jahr gehe ich zu meinem Untersuchungsgebiet und mache eine Karte davon.

This is just a road. And it's not very big:

Das das ist eine Strasse und das Gebiet ist nicht sehr gross,

it's about 250 meters on one side, 400 on the other.

die kurze Seite ist ungefähr 250 Meter, die andere etwa 400 Meter.

And every colony has a name, which is a number,

Jede Kolonie hat einen Namen bzw. eine Nummer,

which is painted on a rock. And I go there every year

welche auf einen Stein gemalt ist. Ich gehe jedes Jahr hin

and look for all the colonies that were alive the year before,

und schaue nach den Kolonien, die das Jahr davor lebendig waren,

and figure out which ones have died, and put all the new ones on the map.

und finde heraus, welche ausgestorben sind, und erfasse neue Kolonien auf der Karte.

And by doing this I know how old they all are.

Dadurch weiss ich auch, wie alt die Kolonien sind.

And because of that, I've been able to study how their behavior changes

Und daher konnte ich untersuchen, wie sich ihr Verhalten verändert,

as the colony gets older and larger.

wenn eine Kolonie altert und wächst.

So I want to tell you about the life cycle of a colony.

Ich möchte Ihnen den Lebenszyklus einer Kolonie etwas näher bringen.

Ants never make more ants; colonies make more colonies.

Ameisen machen nie mehr Ameisen, sondern Kolonien machen mehr Kolonien.

And they do that by each year sending out the reproductives --

Und sie tun das jedes Jahr, indem sie reproduktionsfähige Ameisen --

those are the ones with wings -- on a mating flight.

das sind jene mit Flügeln -- auf einen Paarungsflug schicken.

So every year, on the same day -- and it's a mystery exactly how that happens --

Also jedes Jahr, genau am selben Tag - und es ist ein Rätsel wie das genau geschieht --

each colony sends out its virgin, unmated queens with wings, and the males,

sendet jede Kolonie eine jungfräuliche, beflügelte Ameise und die Männchen aus.

and they all fly to a common place. And they mate.

Diese fliegen zusammen an einen Platz und paaren sich.

And this shows a recently virgin queen. Here's her wings.

Dieses Bild zeigt eine kürzlich noch jungfräuliche Konigin. Das sind ihre Flügel.

And she's in the process of mating with this male,

Und sie ist dabei sich mit diesem Männchen zu paaren,

and there's another male on top waiting his turn.

während das Männchen oben darauf wartet, auch zum Zug zu kommen.

Often the queens mate more than once.

Die Königinnen paaren sich oft mehr als einmal.

And after that, the males all die. That's it for them.

Danach sterben alle Männchen, das war's für sie.

(Laughter)

(Gelächter)

And then the newly mated queens fly off somewhere, drop their wings,

Und dann fliegen die befruchteten Königinnen irgendwohin, verlieren ihre Flügel,

dig a hole and go into that hole and start laying eggs.

graben ein Loch, gehen hinein und beginnen, Eier zu legen.

And they will live for 15 or 20 years, continuing to lay eggs

Sie werden 15 bis 20 Jahre leben und dabei Eier legen,

using the sperm from that original mating.

die sie mit den Spermien von jenem Paarungsflug befruchten.

So the queen goes down in there.

Die Königin gräbt sich also in die Erde.

She lays eggs, she feeds the larvae -- so an ant starts as an egg, then it's a larva.

Sie legt Eier, sie füttert die Larven -- Ameisen schlüpfen aus Eiern und werden dann zu Larven.

She feeds the larvae by regurgitating from her fat reserves.

Sie füttert die Larven, indem sie Fett aus ihren Fettreserven hervorwürgt.

Then, as soon as the ants -- the first group of ants -- emerge,

Dann, sobald die ersten Ameisen schlüpfen,

they're larvae. Then they're pupae. Then they come out as adult ants.

sind sie Larven, dann Puppen, dann werden sie zu erwachsenen Ameisen.

They go out, they get the food, they dig the nest,

Sie gehen aus dem Bau, sie sammeln Essen, sie bauen am Nest

and the queen never comes out again.

und die Königin kommt nie mehr heraus.

So this is a one-year-old colony -- this happens to be 536.

Dies hier ist eine einjährige Kolonie -- die Nummer 536.

There's the nest entrance, there's a pencil for scale.

Das ist der Eingang zum Bau, da liegt ein Stift für das Grössenverhältnis.

So this is the colony founded by a queen the previous summer.

Das ist eine Kolonie, welche von einer Königin im vorhergehenden Sommer gegründet worden ist.

This is a three-year-old colony.

Das ist eine dreijährige Kolonie.

There's the nest entrance, there's a pencil for scale.

Da ist der Nesteingang und ein Stift als Referenz.

They make a midden, a pile of refuse -- mostly the husks of the seeds that they eat.

Sie machen eine Art Abfallhaufen -- dabei handelt es sich vor allem um Hüllen der Samen, die sie essen.

This is a five-year-old colony. This is the nest entrance, here's a pencil for scale.

Das ist eine fünfjährige Kolonie. Da ist der Nesteingang und ein Stift als Referenz.

This is about as big as they get, about a meter across.

Das ist etwa die maximale Grösse, circa ein Meter Durchmesser.

And then this is how colony size and numbers of worker ants changes --

Und diese Abbildung hier zeigt, wie die Grösse der Kolonie und die Anzahl Arbeiterameisen sich ändert --

so this is about 10,000 worker ants --

hier sind es ungefähr 10'000 Arbeiterameisen --

changes as a function of colony age, in years.

in Abhängigkeit des Alters der Kolonie, in Jahren.

So it starts out with zero ants, just the founding queen,

Es beginnt mit 0 Ameisen, nur mit der Königin,

and it grows to a size of about 10 or 12 thousand ants when the colony is five.

und die Kolonie wächst dann zu einer Grösse von circa 10'000 bis 12'000 Ameisen, wenn die Kolonie fünf Jahre alt ist.

And it stays that size until the queen dies

Und sie bleibt bei dieser Grösse, bis die Königin im Alter von circa 15 bis 20 Jahren stirbt

and there's nobody to make more ants, when she's about 15 or 20 years old.

und es niemanden mehr gibt, der neue Ameisen erzeugen kann.

And it's when they reach this stable size, in numbers of ants,

Der Zeitpunkt, da die Kolonie diese stabile Grösse erreicht,

that they start to reproduce.

ist der Zeitpunkt, wenn die Kolonie beginnt, sich fortzupflanzen.

That is, to send more winged queens and males to that year's mating flight.

Das heisst, sie senden geflügelte Königinnen und Männchen auf den jährlichen Paarungsflug.

And I know how colony size changes as a function of colony age

Ich weiss, wie sich die Koloniegrösse mit dem Alter der Kolonie verändert,

because I've dug up colonies of known age and counted all the ants. (Laughter)

weil ich Kolonien bekannten Alters ausgegraben und alle Ameisen gezählt habe.

So that's not the most fun part of this research, although it's interesting.

Das ist nicht der Teil meiner Forschung, der mir am meisten Spass macht, aber es ist interessant.

(Laughter)

(Gelächter)

Really the question that I think about with these ants is what I call task allocation.

Die Frage, die ich mir angesichts dieser Ameisen stelle, ist, was ich Aufgabenzuteilung nenne.

That's not just how is the colony organized,

Das ist nicht nur, wie die Kolonie organisiert ist,

but how does it change what it's doing?

sondern auch wie sie ändert, was sie tut?

How is it that the colony manages to adjust

Wie kann die Kolonie die Anzeil Arbeiterameisen, die eine bestimmte Aufgabe ausführen,

the numbers of workers performing each task as conditions change?

anpassen, wenn sich die Bedingungen verändern?

So, things happen to an ant colony.

Verschiedene Dinge stossen einer Ameisenkolonie zu.

When it rains in the summer, it floods in the desert.

Wenn es im Sommer regnet, überflutet das die Wüste.

There's a lot of damage to the nest,

Der Bau wird stark beschädigt

and extra ants are needed to clean up that mess.

und zusätzliche Ameisen werden benötigt, um die Schäden zu reparieren.

When extra food becomes available --

Wenn zusätzliche Nahrung verfügbar ist --

and this is what everybody knows about picnics --

und das weiss jeder von uns bezüglich Picknicks --

then extra ants are allocated to collect the food.

dann werden zusätzliche Ameisen aufgeboten, um Essen zu sammeln.

So, with nobody telling anybody what to do, how is it that

Obwohl niemand irgendjemandem sagt, was zu tun ist, wie kann

the colony manages to adjust the numbers of workers performing each task?

es die Kolonie schaffen, die Anzahl Arbeiter für jede Aufgabe anzupassen?

And that's the process that I call task allocation.

Das ist der Prozess, den ich Aufgabenzuteilung nenne.

And in harvester ants, I divide the tasks

Bei den Ernteameisen unterteile ich die Aufgaben

of the ants I see just outside the nest

der Ameisen, die ich ausserhalb des Baus sehe

into these four categories: where an ant is foraging,

in diese vier Kategorien: eine Ameise, die Nahrung sucht,

when it's out along the foraging trail, searching for food or bringing food back.

wenn sie draussen auf Nahrungssuche ist oder Nahrung zurück zum Nest bringt.

The patrollers -- that's supposed to be a magnifying glass --

Die Patrouilleure -- das da soll eine Lupe darstellen --

are an interesting group that go out early in the morning

sind eine interessante Gruppe. Sie gehen früh morgens nach draussen,

before the foragers are active.

bevor die erste Gruppe auf Nahrungssuche geht.

They somehow choose the direction that the foragers will go,

Irgendwie wählen sie die Richtung, in welche die Nahrungssuchenden später gehen werden,

and by coming back -- just by making it back --

und dadurch, dass sie zurückkommen, es zurück schaffen,

they tell the foragers that it's safe to go out.

teilen sie den Nahrungssuchenden mit, dass es sicher ist, nach draussen zu gehen.

Then the nest maintenance workers work inside the nest,

Dann gibt es die Nestbauer, welche im Bau arbeiten.

and I wanted to say that the nests look a lot like Bill Lishman's house.

Der Bau sieht wirklich aus wie Bill Lishmans Haus.

That is, that there are chambers inside,

Da drin sind Kammern,

they line the walls of the chambers with moist soil

die Ameisen kleiden die Wände der Kammern mit feuchtem Erdreich aus

and it dries to a kind of an adobe-like surface in it.

und jenes trocknet und bildet eine Art Lehmoberfläche.

It also looks very similar to some of the cave dwellings

Es sieht sehr ähnlich aus wie die Höhlensiedlungen

of the Hopi people that are in that area.

der Hopi, die auch in dieser Gegend wohnen.

And the nest maintenance workers do that inside the nest,

Die Nestbauer verrichten diese Arbeiten im Nest

and then they come out of the nest carrying bits of dry soil in their mandibles.

und kommen dann nach draussen mit kleinen Stückchen trockenen Bodens zwischen ihren Zangen.

So you see the nest maintenance workers come out with a bit of sand,

Die Nestbauer kommen also nach draussen mit ihrer kleinen Ladung Sand,

put it down, turn around, and go back in.

deponieren diese, drehen um und gehen wieder hinein.

And finally, the midden workers put some kind of territorial chemical in the garbage.

Und schliesslich versehen die Müllmänner-Ameisen den Abfall mit einer Art territorialer Chemikalie.

So what you see the midden workers doing is making a pile of refuse.

Die Müllmänner sammeln den Abfall in einem Haufen.

On one day, it'll all be here, and then the next day

Am einen Tag ist dieser hier und dann am nächsten Tag

they'll move it over there, and then they'll move it back.

verschieben sie ihn nach da und danach verschieben sie ihn wieder zurück.

So that's what the midden workers do.

Das ist, was die Müllmänner-Ameisen tun.

And these four groups are just the ants outside the nest.

Diese vier Gruppen sind nur die Ameisen, die ausserhalb des Baus sichtbar sind.

So that's only about 25 percent of the colony, and they're the oldest ants.

Das sind nur circa 25% aller Ameisen der Kolonie, und sie sind die ältesten Ameisen.

So, an ant starts out somewhere near the queen.

Eine Ameise beginnt ihr Leben irgendwo nahe bei der Königin.

And when we dig up nests we find they're about as deep

Wenn wir ein Nest ausgraben, sehen wir dass sie ungefähr so tief

as the colony is wide, so about a meter deep for the big old nests.

wie breit sind, also etwa einen Meter tief für grosse, alte Nester.

And then there's another long tunnel and a chamber, where we often find the queen,

Und es gibt einen langen Tunnel mit einer Kammer am Ende. Dort finden wir üblicherweise die Königin

after eight hours of hacking away at the rock with pickaxes.

nach 8 Stunden Schuften mit der Spitzhacke.

I don't think that chamber has evolved because of me and my backhoe

Ich glaube nicht, dass sich diese Kammer so entwickelt hat wegen mir und meinem Bagger

and my crew of students with pickaxes,

und meinen Studenten mit Spitzhacken,

but instead because when there's flooding,

sondern wegen Überschwemmungen.

occasionally the colony has to go down deep.

Dann ist es von Vorteil, wenn die Kolonie tief gründet.

So there's this whole network of chambers.

Es gibt also ein ansehnliches Netzwerk von Kammern.

The queen's in there somewhere; she just lays eggs.

Die Königin ist irgendwo da drin und legt Eier.

There's the larvae, and they consume most of the food.

Da sind die Larven und sie essen das meiste des Futters.

And this is true of most ants --

Das trifft auf die meisten Ameisenarten zu --

that the ants you see walking around don't do much eating.

die Ameisen, die Sie umhergehen sehen, essen nicht viel.

They bring it back and feed it to the larvae.

Sie bringen die Nahrung zurück zum Bau und verfüttern sie den Larven.

When the foragers come in with food, they just drop it into the upper chamber,

Wenn die Nahrungssucher mit Essen in den Bau kommen, legen sie es einfach in die obere Kammer.

and other ants come up from below, get the food,

Dann kommen andere Ameisen von unten nach oben, packen die Nahrung,

bring it back, husk the seeds, and pile them up.

bringen sie nach unten, schälen die Samen und stapeln sie.

There are nest maintenance workers working throughout the nest.

Die Nestbauer arbeiten überall im Nest.

And curiously, and interestingly, it looks as though at any time

Seltsamerweise und interessanterweise sieht es so aus,

about half the ants in the colony are just doing nothing.

als ob ungefähr die Hälfte der Ameisenkolonie einfach nichts tut.

So, despite what it says in the Bible,

Obwohl es in der Bibel in etwa heisst:

about, you know, "Look to the ant, thou sluggard,"

"Schau die Ameise an, du Faulpelz",

in fact, you could think of those ants as reserves.

kann man sich jene Ameisen als eine Art Reserve vorstellen.

That is to say, if something happened -- and I've never seen anything like this happen,

Das heisst, wenn etwas passiert -- und ich habe noch nie so etwas passieren gesehen,

but I've only been looking for 20 years --

aber ich arbeite ja auch erste seit 20 Jahren auf diesem Gebiet --

if something happened, they might all come out if they were needed.

wenn etwas passieren würde, könnten sie alle herauskommen, wenn sie gebraucht würden.

But in fact, mostly they're just hanging around in there.

Aber tatsächlich hängen sie meistens einfach herum da drin.

And I think it's a very interesting question --

Und ich glaube, das ist eine sehr interessante Frage:

what is there about the way the colony is organized

Wie ist eine solche Kolonie organisiert,

that might give some function to a reserve of ants who are doing nothing?

dass es eine Funktion gibt für Reserve-Ameisen, die nichts tun?

And they sort of stand as a buffer in between

Sie stehen als eine Art Puffer zwischen

the ants working deep inside the nest and the ants working outside.

den Ameisen, wie tief im Nest arbeiten, und jenen, die draussen arbeiten.

And if you mark ants that are working outside, and dig up a colony,

Wenn man Ameisen, die draussen arbeiten, markiert und später eine Kolonie ausgräbt,

you never see them deep down.

findet man diese nie tief im Innern.

So what's happening is that the ants work inside the nest when they're younger.

Was passiert ist folgendes: Junge Ameisen, die im Nest arbeiten,

They somehow get into this reserve.

werden irgendwie dieser Reserve zugeschlagen

And then eventually they get recruited to join this exterior workforce.

und später werden sie für Arbeiten draussen rekrutiert.

And once they belong to the ants that work outside, they never go back down.

Wenn sie erst einmal zu den draussen arbeitenden Ameisen gehören, gehen sie nie mehr zurück in die Tiefe.

Now ants -- most ants, including these, don't see very well.

Ameisen - die meisten Ameisen - auch diese, sehen nicht sehr gut.

They have eyes, they can distinguish between light and dark,

Sie haben Augen, sie können zwischen hell und dunkel unterscheiden,

but they mostly work by smell.

aber sie funktionieren primär über ihren Geruchssinn.

So just to reinforce that what you might have thought

So, nur um nochmals nachdrücklich zu zeigen, dass das, was Sie wahrscheinlich

about ant queens isn't true --

über Ameisenköniginnen geglaubt haben, nicht wahr ist:

you know, even if the queen did have the intelligence

Sogar wenn die Königin die Intelligenz hätte,

to send chemical messages through this whole network of chambers

chemische Signale durch das Netzwerk von Kammern zu senden und so

to tell the ants outside what to do,

allen Ameisen draussen zu sagen, was sie tun sollen,

there is no way that such messages could make it in time to see

ist es unmöglich, dass solche Nachrichten zeitig genug ankommen würden,

the shifts in the allocation of workers that we actually see outside the nest.

um die wechselnde Arbeitsteilung von Arbeiterameisen zu ermöglichen, die wir ausserhalb des Nests sehen.

So that's one way that we know the queen isn't directing the behavior of the colony.

Das ist ein Umstand, weswegen wir wissen, dass die Königin nicht das Verhalten der Kolonie steuert.

So when I first set out to work on task allocation,

Als ich begann, über Aufgabenzuteilung zu forschen, war

my first question was, "What's the relationship

meine erste Frage also: "Was ist die Beziehung

between the ants doing different tasks?

zwischen den Ameisen mit unterschiedlichen Aufgaben?

Does it matter to the foragers what the nest maintenance workers are doing?

Kommt es für die Futtersucher darauf an, was die Nestarbeiter tun?

Does it matter to the midden workers what the patrollers are doing?"

Kommt es für die Müllmänner-Ameisen darauf an, was die Patroulleure tun?"

And I was working in the context of a view of ant colonies in which each ant

Ich arbeitete im Kontext der Ansicht, dass jede Ameise irgendwie

was somehow dedicated to its task from birth

ihrer Aufgabe von Geburt weg verpflichtet ist

and sort of performed independently of the others,

und ziemlich unabhängig von den anderen diese erledigt,

knowing its place on the assembly line.

immer bewusst ihrer Rolle am "Fliessbands".

And instead I wanted to ask, "How are the different task groups interdependent?"

Stattdessen wollte ich fragen: "Wie sind unterschiedliche Aufgabengruppen voneinander abhängig?"

So I did experiments where I changed one thing.

Ich habe also Experimente durchgeführt, bei denen ich ein Detail geändert habe.

So for example, I created more work for the nest maintenance workers

Beispielsweise habe ich mehr Arbeit für die Nestbauer geschaffen

by putting out a pile of toothpicks near the nest entrance,

indem ich früh am Morgen, wenn die Nestbauer aktiv sind,

early in the morning when the nest maintenance workers are first active.

einen Haufen Zahnstocher nahe des Nesteingangs deponiert habe.

This is what it looks like about 20 minutes later.

So sieht es circa 20 Minuten später aus.

Here it is about 40 minutes later.

Und so etwa 40 Minuten später.

And the nest maintenance workers just take all the toothpicks

Die Nestbauer nehmen einfach alle Zahnstocher und

to the outer edge of the nest mound and leave them there.

bringen sie zum äusseren Rand des Nesthügels und deponieren sie dort.

And what I wanted to know was, "OK,

Was ich wissen wollte, war: "Okay,

here's a situation where extra nest maintenance workers were recruited --

hier haben wir eine Situation, wo zusätzliche Nestbauer rekrutiert werden.

is this going to have any effect on the workers performing other tasks?"

Hat das irgendeine Auswirkung auf die anderen Arbeiter, die andere Aufgaben haben?"

Then we repeated all those experiments with the ants marked.

Dann haben wir alle Experimente mit markierten Ameisen wiederholt.

So here's some blue nest maintenance workers.

Hier sehen Sie einige blaue Nestbau-Ameisen.

And lately we've gotten more sophisticated

Vor kurzem wurden wir noch cleverer

and we have this three-color system.

und wir haben ein Drei-Farben-System entwickelt.

And we can mark them individually so we know which ant is which.

Damit können wir die Ameisen individuell markieren, so dass wir wissen, welche welche ist.

We started out with model airplane paint

Wir haben begonnen mit Farbe für Modellflugzeuge

and then we found these wonderful little Japanese markers,

und dann sind wir auf diese wundervollen kleinen japanischen Stifte gestossen,

and they work really well.

sie funktionieren wirklich gut.

And so just to summarize the result,

So, zusammenfassend:

well it turns out that yes, the different tasks are interdependent.

Es zeigt sich, dass unterschiedliche Aufgaben tatsächlich interdependent sind.

So, if I change the numbers performing one task,

Wenn ich also die Anzahl Ameisen mit einer Aufgabe ändere,

it changes the numbers performing another.

ändert sich auch die Anzahl Ameisen mit anderen Aufgaben.

So for example, if I make a mess

Wenn ich zum Beispiel ein Chaos

that the nest maintenance workers have to clean up,

veranstalte, müssen die Nestbauer aufräumen

then I see fewer ants out foraging.

und ich sehe weniger Ameisen auf Nahrungssuche.

And this was true for all the pair-wise combinations of tasks.

Dieser Zusammenhang existiert für alle paarweisen Kombinationen von Aufgaben.

And the second result, which was surprising to a lot of people,

Das zweite Resultat, das viele Leute überrascht hat,

was that ants actually switch tasks.

war, dass Ameisen tatsächlich zwischen Aufgaben wechseln.

The same ant doesn't do the same task over and over its whole life.

Eine Ameise erledigt nicht ihr ganzes Leben lang dieselbe Aufgabe.

So for example, if I put out extra food, everybody else --

Wenn ich beispielsweise zusätzliche Nahrung bereitstellen,

the midden workers stop doing midden work and go get the food,

stoppen die Müllmänner-Ameisen ihre Arbeit und gehen die Nahrung holen,

they become foragers.

sie werden zu Nahrungssuchern.

The nest maintenance workers become foragers.

Die Nestbauer werden zu Nahrungssuchern.

The patrollers become foragers.

Die Patroulleure werden zu Nahrungssuchern.

But not every transition is possible. And this shows how it works.

Aber nicht jeder Wechsel ist möglich. Und hier sehen Sie, wie's funktioniert:

Like I just said, if there is more food to collect, the patrollers, the midden workers,

Wie ich eben gesagt habe, wenn es mehr Nahrung gibt, werden die Patroulleure, die Müllmänner,

the nest maintenance workers will all change to forage.

die Nestbauer alle zu Nahrungssuchern.

If there's more patrolling to do --

When es mehr Patroullien-Arbeit gibt -

so I created a disturbance, so extra patrollers were needed --

ich habe beispielsweise eine Störung verursacht und so mehr Patroullien nötig gemacht -

the nest maintenance workers will switch to patrol.

wechseln die Nestbauer zum Patroullieren.

But if more nest maintenance work is needed --

Aber wenn mehr Nestarbeit nötig wird -

for example, if I put out a bunch of toothpicks --

beispielsweise wenn ich einen Haufen Zahnstocher verteile -

then nobody will ever switch back to nest maintenance,

wird keine zusätzliche Ameise zurück zum Nestbau wechseln.

they have to get nest maintenance workers from inside the nest.

Stattdessen müssen sie Nestbauer aus dem Innern des Nests aufbieten.

So foraging acts as a sink, and the ants inside the nest act as a source.

Nahrungssuche wirkt also quasi als Senke und die Ameisen im Innern des Nests wirken als Quelle.

And finally, it looks like each ant is deciding

Schliesslich sieht es so aus, wie wenn jede Ameise

moment to moment whether to be active or not.

von Moment zu Moment entscheidet, ob sie aktiv sein soll oder nicht.

So, for example, when there's extra nest maintenance work to do,

Wenn beispielsweise mehr Nestarbeit zu verrichten ist,

it's not that the foragers switch over. I know that they don't do that.

werden die Nahrungssuchenden nicht aushelfden. Ich weiss, dass sie das nicht tun.

But the foragers somehow decide not to come out.

Die Nahrungssuchenden entscheiden aber irgendwie, nicht herauszukommen.

And here was the most intriguing result: the task allocation.

Und das war das faszinierendste Resultat: Die Aufgabenzuteilung.

This process changes with colony age, and it changes like this.

Der Prozess ändert mit dem Alter der Kolonie und zwar wie folgt:

When I do these experiments with older colonies --

Wenn ich diese Experimente mit älteren Kolonien -

so ones that are five years or older --

fünf oder mehr Jahre alt -

they're much more consistent from one time to another

durchführe, sind sie die Resultate viel konsistenter zwischen Versuchen und

and much more homeostatic. The worse things get,

viel mehr homöostatisch. Je schlimmer die Umstände werden,

the more I hassle them, the more they act like undisturbed colonies.

je mehr ich sie belästige, desto mehr verhalten sie sich wie ungestörte Kolonien.

Whereas the young, small colonies --

Aber die jungen, kleinen Kolonien -

the two-year-old colonies of just 2,000 ants -- are much more variable.

die zwei Jahre alten Kolonien mit nur 2'000 Ameisen - sind viel variabler.

And the amazing thing about this is that an ant lives only a year.

Und die erstaunliche Sache daran ist, dass eine Ameise nur ein Jahr lebt.

It could be this year, or this year.

Es könnte dieses Jahr sein oder jenes Jahr.

So, the ants in the older colony that seem to be more stable

Die Ameisen in den alten Kolonien, die stabiler scheinen,

are not any older than the ants in the younger colony.

sind also kein bisschen älter als die Ameisen in den jungen Kolonien.

It's not due to the experience of older, wiser ants.

Es liegt also nicht an der Erfahrung der älteren, weiseren Ameisen.

Instead, something about the organization

Stattdessen liegt es irgendwie an der Organisation,

must be changing as the colony gets older.

etwas ändert, während die Kolonie älter wird.

And the obvious thing that's changing is its size.

Und die offensichtliche Sache, die sich ändert, ist ihre Grösse.

So since I've had this result, I've spent a lot of time trying to figure out

Seit ich dieses Resultat gehabt habe, habe ich also viel Zeit damit verbracht, zu versuchen herauszufinden,

what kinds of decision rules -- very simple, local, probably olfactory, chemical

was für Entscheidungsregeln - sehr einfache, lokale, möglicherweise olfaktorische, chemische

rules could an ant could be using, since no ant can assess the global situation --

Regeln - könnte eine Ameisenkolonie benutzen (da keine einzelne Ameise die globale Situation überblicken kann),

that would have the outcome that I see,

so dass die Resultate, die ich sehe, herauskommen würden,

these predictable dynamics, in who does what task.

diese vorhersagbare Dynamik bezüglich der Aufgabenteilung.

And it would change as the colony gets larger.

Und sie müssen sich ändern, wenn die Kolonie wächst.

And what I've found out is that ants are using a network of antennal contact.

Ich habe herausgefunden, dass Ameisen ein Netzwerk von Antennenkontakten benutzen.

So anybody who's ever looked at ants has seen them touch antennae.

Jeder, der schon Ameisen beobachtet hat, hat schon gesehen, wie sie ihre Antennen gegenseitig berühren.

They smell with their antennae.

Sie riechen mit ihren Antennen.

When one ant touches another, it's smelling it,

Wenn eine Ameise die andere berührt, riecht sie sie,

and it can tell, for example, whether the other ant is a nest mate

und sie kann zum Beispiel sagen, ob die andere Ameise eine Nestgenossin ist,

because ants cover themselves and each other, through grooming,

denn Ameisen bedecken sich durch gegenseitige Körperpflege

with a layer of grease, which carries a colony-specific odor.

mit einer Fettschicht, die einen koloniespezifischen Duft trägt.

And what we're learning is that an ant uses the pattern of its antennal contacts,

Und wir lernen heute, dass Ameisen das Muster von Antennenkontakten,

the rate at which it meets ants of other tasks, in deciding what to do.

also die Frequenz, mit der sie Ameisen mit anderen Aufgaben antreffen, benutzen, um zu entscheiden was sie tun sollen.

And so what the message is, is not any message

Also ist die Nachricht, die sie übermitteln nicht irgendeine Nachricht

that they transmit from one ant to another, but the pattern.

sondern das Muster.

The pattern itself is the message.

Das Muster selbst ist die Nachricht.

And I'll tell you a little bit more about that.

Lassen Sie mich etwas mehr dazu erzählen.

But first you might be wondering:

Aber zuerst wundern Sie sich vielleicht:

how is it that an ant can tell, for example, I'm a forager.

Wie weiss eine Ameise, dass sie selbst zum Beispiel ein Nahrungssucher ist.

I expect to meet another forager every so often.

Und ich erwarte, einen anderen Nahrungssucher so und so oft anzutreffen.

But if instead I start to meet a higher number of nest maintenance workers,

Aber wenn ich stattdessen eine grösser Anzahl von Nestbauern antreffe,

I'm less likely to forage.

gehe ich eher nicht Nahrung suchen.

So it has to know the difference between

Die Ameise muss also den Unterschied zwischen

a forager and a nest maintenance worker.

einem Nahrungssucher und einem Nestbauer kennen.

And we've learned that, in this species --

Wir haben herausgefunden, dass in dieser Spezies -

and I suspect in others as well --

und wahrscheinlich auch bei anderen -

these hydrocarbons, this layer of grease on the outside of ants,

die Hydrokarbone, also die Fettschicht auf den Ameisen,

is different as ants perform different tasks.

sich zwischen verschiedenen Arbeitern unterscheidet.

And we've done experiments that show that

Und wir haben Experimente durchgeführt, die zeigen, dass

that's because the longer an ant stays outside,

je länger eine Ameise sich draussen aufhält,

the more these simple hydrocarbons on its surface change,

desto mehr sich die einfache Hydrokarbone auf ihrer Oberfläche sich verändern.

and so they come to smell different by doing different tasks.

Dadurch riechen die Ameisen dadurch unterschiedlich, dass sie unterschiedliche Arbeiten ausführen.

And they can use that task-specific odor in cuticular hydrocarbons --

Und sie können diesen aufgabenspezifischen Geruch der kutikulären Hydrokarbone

they can use that in their brief antennal contacts to somehow

irgendwie beim kurzen Antennenkontakt nutzen,

keep track of the rate at which they're meeting ants of certain tasks.

um mitzuverfolgen, mit welcher Frequenz sie Ameisen mit gewissen Aufgaben treffen.

And we've just recently demonstrated this

Und erst kürzlich konnten wir das beweisen,

by putting extract of hydrocarbons on little glass beads,

indem wir Hydrokarbonextrakt auf kleine Glasperlen gegeben haben

and dropping the beads gently down into the nest entrance at the right rate.

und diese sanft mit dem richtigen Rhythmus in den Nesteingang fallengelassen haben.

And it turns out that ants will respond to the right rate of contact

Es zeigte sich, dass die Ameisen auf den richtigen Rhythmus des

with a glass bead with hydrocarbon extract on it,

Kontakts mit solchen Glassperlen reagieren

as they would to contact with real ants.

wie sie auf den Kontakt mit echten Ameisen reagieren würden.

So I want now to show you a bit of film --

Ich möchte Ihnen nun einen kurzen Film zeigen -

and this will start out, first of all, showing you the nest entrance.

zu Beginn werden sie einen Nesteingang sehen.

So the idea is that ants are coming in and out of the nest entrance.

Die Idee ist, dass Ameisen aus dem Nest kommen und in das Nest zurückkehren.

They've gone out to do different tasks, and the rate at which they meet

Sie sind hinausgegangen um unterschiedliche Aufgaben zu erledigen. Und die Rate, mit der sie

as they come in and out of the nest entrance determines, or influences,

sich beim Hinein- und Hinausgehen am Nesteingang treffen, bestimmt oder beinflusst

each ant's decision about whether to go out, and which task to perform.

die Entscheidung jeder Ameise, ob sie hinausgehen soll und welche Aufgabe sie erledigen soll.

This is taken through a fiber optics microscope. It's down inside the nest.

Diese Aufnahme ist durch ein faseroptisches Mikroskop unten im Nest.

In the beginning you see the ants

Zu beginn sehen sie die Ameisen,

just kind of engaging with the fiber optics microscope.

wie sie sich ein wenig mit dem Mikroskop beschäftigen.

But the idea is that the ants are in there,

Aber die Idee ist, dass die Ameisen dort drin sind

and each ant is experiencing a certain flow of ants past it --

und jede Ameise erfährt einen gewissen Strom von Ameisen, die vorüberziehen.

a stream of contacts with other ants.

Ein Strom von Kontakten mit anderen Ameisen.

And the pattern of these interactions determines

Und das Muster dieser Interaktionen bestimmt,

whether the ant comes back out, and what it does when it comes back out.

ob die Ameise wieder herauskommt und was sie dabei tut.

You can also see this in the ants just outside the nest entrance like these.

Sie können das auch an den Ameisen ausserhalb des Nesteingangs beobachten.

Each ant, then, as it comes back in, is contacting other ants.

Jede Ameise, die zurückkommt, berührt andere Ameisen.

And the ants that are waiting just inside the nest entrance

Und die drinnen wartenden Ameisen,

to decide whether to go out on their next trip,

die sich entscheiden müssen hinauszugehen oder nicht,

are contacting the ants coming in.

berühren die Ameisen die hereinkommen.

So, what's interesting about this system is that it's messy.

Interessant an diesem System finde ich, dass es ungeordnet ist.

It's variable. It's noisy. And, in particular, in two ways.

Es ist variabel und chaotisch, und zwar besonders auf zwei Arten:

The first is that the experience of the ant -- of each ant -- can't be very predictable.

Erstens: die Erfahrung der Ameise - jeder Ameise - kann nicht sehr vorhersagbar sein.

Because the rate at which ants come back depends on

Denn die Rate, mit der Ameisen zurückkommen, hängt von

all the little things that happen to an ant as it goes out and does its task outside.

vielen kleinen Dingen ab, die einer Ameise draussen bei der Arbeit zustossen können.

And the second thing is that an ant's ability to assess this pattern

Und zweitens: Die Fähigkeit einer Ameise zur Analyse des Musters

must be very crude because no ant can do any sophisticated counting.

muss ziemlich grob sein, denn Ameisen können nicht anspruchsvoll zählen.

So, we do a lot of simulation and modeling, and also experimental work,

Wir versuchen also mittels Simulation, Modellierung und Experimenten

to try to figure out how those two kinds of noise combine to,

der Art auf die Spur zu kommen, wie diese beiden Quellen von Unsicherheit

in the aggregate, produce the predictable behavior of ant colonies.

zusammen das vorhersagbare Verhalten von Ameisenkolonien bewirken.

Again, I don't want to say that this kind of haphazard pattern of interactions

Aber Achtung, ich sage nicht, dass diese Art von etwas zufälligem Muster von Interaktionen

produces a factory that works with the precision and efficiency of clockwork.

eine Fabrik produziert, die mit der Präzision und Effizienz eines Uhrwerks funktioniert.

In fact, if you watch ants at all, you end up trying to help them

Tatsächlich möchten Sie - wenn Sie mal Ameisen beobachten - ihnen gerne helfen,

because they never seem to be doing anything

denn sie scheinen nie etwas genauso zu tun,

exactly the way that you think that they ought to be doing it.

wie Sie denken, dass sie es tun sollten.

So it's not really that out of these haphazard contacts, perfection arises.

Es ist also nicht so, dass aus diesen Interaktionen Perfektion entsteht.

But it works pretty well.

Aber es funktioniert ziemlich gut.

Ants have been around for several hundred million years.

Ameisen leben seit einigen hundert Millionen Jahren auf der Erde.

They cover the earth, except for Antarctica.

Sie decken die gesamte Erde ab, ausser der Antarktis.

Something that they're doing is clearly successful enough

Etwas, das sie tun, ist eindeutig erfolgreich genug,

that this pattern of haphazard contacts, in the aggregate,

dass dieses zufällige Muster von Kontakten, dieses Aggregat,

produces something that allows ants to make a lot more ants.

etwas produziert, was es den Ameisen erlaubt, noch viel mehr Ameisen zu machen.

And one of the things that we're studying is how natural selection

Und eines der Dinge, die wir untersuchen, ist, wie natürliche Selektion

might be acting now to shape this use of interaction patterns --

involviert sein könnte bei der Gestaltung dieses Interaktionsmusters,

this network of interaction patterns --

dieses Netzwerks von Interaktionsmustern,

to perhaps increase the foraging efficiency of ant colonies.

und vielleicht die Effizienz der Futtersuche von Ameisenkolonien fördert.

So the one thing, though, that I want you to remember about this

Ich will, dass sie sich an eine Sache erinnern:

is that these patterns of interactions

Diese Interaktionsmuster

are something that you'd expect to be closely connected to colony size.

sind etwas, von dem sie erwarten würden, dass es eng mit der Grösse der Kolonie verknüpft ist.

The simplest idea is that when an ant is in a small colony --

Die einfachste Idee ist, dass eine Ameise - egal ob in einer kleinen Kolonie

and an ant in a large colony can use the same rule,

oder in einer grossen Kolonie - dieselbe Regel benutzt,

like "I expect to meet another forager every three seconds."

nämlich: "Ich erwarte, alle drei Sekunden einen anderen Nahrungssucher zu treffen."

But in a small colony, it's likely to meet fewer foragers,

Aber in einer kleinen Kolonie wird die Ameise eher weniger Nahrungssuchende treffen,

just because there are fewer other foragers there to meet.

einfach weil es weniger gibt.

So this is the kind of rule that, as the colony develops and gets older and larger,

Das also ist die Art von Regel, die - wenn die Ameisenkolonie älter und grösser wird -

will produce different behavior in an old colony and a small young one.

in unterschiedlichem Verhalten einer alten und einer kleinen, jungen Kolonie resultieren wird.

Thank you.

Vielen Dank!

(Applause)

(Applaus)