Stau-Spezial 18.07.2009 Lernen von den Ameisen
Von news.de-Redakteurin Anwen Roberts
Sind Ameisen die besseren Autofahrer? Über Ordnungssinn und Struktursicherheit der Insekten ist schon viel bekannt. News.de sprach mit dem Kölner Physiker Andreas Schadschneider, warum Ameisen die besseren Stauvermeider sind.
Sie modellieren, wie sich Verkehrsflüsse entwickeln, bei Ameisen wie auch bei Autofahrern. Ist Stau demnach ein universelles Phänomen, das es etwa auch bei Fußgängern gibt?
Schadschneider: Tatsächlich fing unsere Forschung so an, dass wir Autoverkehr und Fußgängerströme vergleichen wollten. Recht schnell wurde aber deutlich, dass bei Fußgängern die Wechselwirkungen viel komplizierter sind. Wenn ich in einer Menschenmasse zu Fuß unterwegs bin, geht der größte Einfluss auf mich nicht unbedingt von der Person aus, die mir am nächsten ist. Jemand, der einen halben Meter hinter mir geht, beeinflusst mich kaum.
Und Autoverkehr ist vergleichsweise einfacher zu beschreiben?
Schadschneider: Ja, der ist aus Sicht der theoretischen Physik viel eindimensionaler. Da lässt sich ziemlich schnell herausfinden, was unser Verhalten bestimmt: der Vordermann, und bis zu einem gewissen Grad auch die eigene Antizipation von seinem Verhalten. Die Idee war daher, die Wechselwirkungen zwischen Verkehrsteilnehmern zu beschreiben, aber auf eine andere Weise – nicht wie es sonst in der Physik üblich ist, über Kräfte.
Wie lässt sich diese Wechselwirkung denn sonst beschreiben?
Schadschneider: Da kommen die Ameisen ins Spiel: wenn sie unterwegs sind, hinterlassen sie eine chemische Spur, an der sich andere Ameisen orientieren, die wiederum ihre Umgebung markieren (Chemotaxis). Der Duft ist zwar flüchtig, doch durch die Summe der Duftnoten entsteht eine feste Fahrbahnmarkierung, die den Ameisenstrom steuert.
Menschen hinterlassen keine Pheromon-Spuren, sondern bewegen sich als Fußgänger relativ frei auf Wegen. Doch wir können ihr Verhalten als virtuelle Chemotaxis beschreiben: Wir entwickeln im Gehirn eine Vorstellung des Weges, den wir zurücklegen sollen, und gleichen ihn mit unserer Umgebung ab.
Menschen stellen sich dabei aber nicht halb so gut an wie die Ameisen?
Schadschneider: Dazu hatte man lange kaum Vergleichswerte, weil bei Ameisen vor allem qualitative Daten vorlagen. Ameisen verhalten sich rücksichtsvoll, auch in riesigen Kolonien und Straßen gibt es keinen Stau, soviel ist längst klar. Zum Autoverkehr gibt es dagegen vor allem quantitative Daten, von Zählschleifen und festen Messpunkten auf Autobahnen. Die drastischen Unterschiede der jeweiligen Verkehrstüchtigkeit sind offensichtlich, lassen sich aber schwer quantifizieren.
Wie kann es sein, dass Ameisenstraßen so wuselig erscheinen und doch besser organisiert sind als jede sechsspurige Asphaltstraße?
Schadschneider: An dieser Frage haben wir gearbeitet, indem wir mit Biologen zusammen auch quantitative Daten von Ameisenstraßen erhoben haben. Es gibt tausende Ameisenarten, die sich im Straßenverkehr auch jeweils unterschiedlich verhalten. Zur Vergleichbarkeit mit der Autobahn haben wir daher in Indien eine Spezies beobachtet, bei der die Analogie zum Autoverkehr passt - die also nur einspurig ohne Gegenverkehr fährt: die nomadische Ameise Leptogenys processionalis.
Es stellte sich heraus, dass auch im einspurigen Verkehr allgemeine Umsicht herrscht. Die Tiere orientieren sich am Tempo der Allgemeinheit, auch hier: keine Drängler oder Schleicher. Und das, obwohl Abertausende mit ihrem gesamten Nest an neue Futterstellen umziehen.
Existiert denn keine kritischen Masse, bei der selbst bei Ameisen der Verkehr zusammenbricht?
Schadschneider: Nein. Wir haben gar keine Staus gefunden, sprich die maximal mögliche Dichte wurde nie erreicht. Auf Autobahnen kann man das genaue Gegenteil beobachten. Hier entsteht ein Stau bei einer Dichte von etwa 50 Prozent des Maximums (Stoßstange an Stoßstange). Und die Reisegeschwindigkeit verringert sich: Je dichter der Verkehr, desto langsamer fließt er, weil man sich umso mehr gegenseitig behindert.
Ließen sich Staus denn vermeiden, wenn weniger Verkehrsteilnehmer auf einmal unterwegs wären?
Schadschneider: Es gibt schon so etwas wie eine optimale Verkehrsdichte, dabei ist die Anzahl der Verkehrsteilnehmer selbst aber weniger wichtig als dass Abstand und Geschwindigkeit möglich konstant bleiben. Bei den Nomaden-Ameisen haben wir genau das untersucht, wie sich die Durchschnittsgeschwindigkeit durch die Dichte des Verkehrs verändert. Und das Erstaunliche ist, sie verändert sich eigentlich gar nicht. Auch bei mittlerem bis hohem Verkehrsaufkommen sind sie noch gleich schnell unterwegs. Wie viele auf der Ameisenstraße wuseln, hat auf Tempo und Unfallrisiko kaum einen Einfluss.
Halten die Ameisen denn einfach mehr Abstand? Sollte man das als Autofahrer demnach auch versuchen?
Schadschneider: Nicht unbedingt. Bei Ameisen sehen wir eher eine feine Balance von gegenseitiger Behinderung und Anziehung, Stichwort Chemotaxis. Sie haben auch keine Schwierigkeiten, sich mal zu berühren. Es handelt sich aber auch um soziale Insekten, die Wert auf Kommunikation legen.
Bei Arten, die zweispurig unterwegs sind, steigt natürlich die Unfallgefahr durch den Gegenverkehr. Trotzdem können die Ameisen von dem Zusammentreffen profitieren. Oder sogar Informationen gewinnen, wenn etwa eine unbeladene Ameise mit mehreren schweren, mit großen Blättern beladenen Ameisen zusammentrifft. So bekommt sie Hinweise zu der Ergiebigkeit der Futterquelle, von der die anderen kommen.
Lesen Sie hier den zweiten Teil des Gesprächs mit Andreas Schadschneider.
Andreas Schadschneider, 46, forscht an der Universität zu Köln an Modellierungen von Verkehrsströmen. Der theoretische Physiker leitet eine Arbeitsgruppe mit dem Schwerpunkt Vergleichende Modellierungen von Ameisen- und Autobahnverkehr, berät das Verkehrministerium NRW in Sachen Stauvermeidung und unterrichtet Physikdidaktikin Köln.
sgo/news.de
