Ärzte Zeitung, 05.10.2006

Kakerlaken fallen auf einen Roboter herein und folgen ihm ins Helle

EU-Projekt zur Schädlingsbekämpfung / Geplant ist eine intelligente Schabenfalle

Von Susanne Donner

Es ist ein groteskes Bild: Insekten und quaderförmige Roboter wuseln durcheinander und rotten sich nach einigen Minuten zusammen, als gäbe es etwas zu tuscheln. Die Tiere scheinen den Roboter zu erkennen, und auch umgekehrt fühlt der Roboter die Tiere. Dabei sehen beide einander nicht einmal ähnlich.

Im Schatten: Eine Kakerlake interessiert sich für den Roboter. Fotos: Freie Universität Brüssel/ddp

Man ist geneigt, das Treiben unter der Rubrik "abstruse Forschung" abzuheften, wäre da nicht der Dompteur des ungewöhnlichen Zirkus. Jean-Luis Deneubourg von der Freien Universität Brüssel beteuert: "In dieser Experimentalarena interagieren Kakerlaken und Roboter. Das können wir für die Schädlingsbekämpfung nutzen." Die kleinen Roboter wurden eigens für das EU-Projekt LEURRE konstruiert. Dabei ging es darum, zu zeigen, daß Tiere und Maschinen miteinander in Kontakt treten und sich wechselseitig beeinflussen können.

"Insekten haben ein sehr einfaches Gehirn, dennoch verfügen sie über so etwas wie ein Kollektivverhalten", erklärt Deneubourg. Dieses Kollektivverhalten muß nach sehr einfachen Regeln ablaufen, lautet die Schlußfolgerung. Eines dieser Prinzipien der Kommunikation zwischen den Kakerlaken basiert auf Duftstoffen. Mit Pheromonen markieren die Insekten ihren Weg und informieren sich gegenseitig über ihren Aufenthaltsort.

Zwei Kakerlaken laufen auf einen Roboter zu. Die Maschine ist mit einem Pheromon behandelt, damit er für die Schaben angenehm riecht.

Darüber hinaus erkennen sie interessante Futterstellen daran, daß einer ihrer Artgenossen längere Zeit dort verharrt. Bemerkt der Schwarm das Anhalten eines Tieres, so gesellt er sich nach und nach zu diesem. "Das ist wie ein Schneeballeffekt", erklärt Deneubourg. Außerdem orientieren sich die Kakerlaken auch am Licht: Sie scheuen helle Stellen und bevorzugen es modrig-dunkel.

Diese drei Prinzipien nutzten die Forscher, um einen Kakerlaken-Imitator zu bauen. "Da die Tiere schlecht sehen, war das Aussehen nebensächlich. Nur zu groß durften die Roboter nicht sein, um die Kakerlaken nicht zu erschrecken", berichtet einer der Erfinder, der Maschinenbauer Roland Siegwart von der ETH Zürich. Die kleinen Roboter wurden mit Infrarotsensoren und einer einfachen Kamera ausgestattet, damit sie einander gegenseitig erkennen und sich zugleich von den Kakerlaken unterscheiden können.

Die Sensoren registrieren auch helle und dunkle Regionen und erfassen Wände. Über Funk tauschen die Maschinen ihre Erkenntnisse aus. Zusätzlich wurde den Robotern ein mit Pheromonen getränktes Papier auf den Rücken geheftet, damit sie für die Kakerlaken angenehm riechen. Mit diesen Eigenschaften ausgestattet, können die Roboter ihr Spiel mit den Kakerlaken beginnen.

Deneubourg hat kleine Schirme aufgespannt, um den Tieren schattige Plätze in der Experimentalarena zu bieten. Sobald ein Roboter stehenbleibt, kriechen die Schaben herbei und sammeln sich um ihn. "Es ist sehr faszinierend zu sehen, wie die Tiere die Insektenroboter als ihresgleichen akzeptieren und wie sich eine Art kollektives Wissen aufbaut", sagt Deneubourg. Die Kakerlaken folgen dem Roboter sogar aus dem Dunklen hinaus ins Tageslicht, so stark ist seine Anziehungskraft.

Das Prinzip, "wer sich nicht rührt, ruft damit alle herbei", funktioniert jedoch nur über einige Zentimeter, wie Deneubourg in seinen Experimenten erfahren mußte. Dennoch können die Erkenntnisse dazu beitragen, die Insekten wirksamer zu bekämpfen. "Diese Idee stand hinter den Untersuchungen mit den Insektenrobotern", betont Siegwart.

Als Vision schwebt ihm vor, die Schädlinge mit einem Roboter wegzulocken und so an Orte zu führen, an denen sie keinen Schaden anrichten können. Beispielsweise aus der Wohnung hinaus in den Garten. "Das wäre ein sehr schonender Umgang mit störenden Insekten. Dagegen ist das Versprühen von Insektengift sehr viel gefährlicher und weniger gezielt."

Aber Kollege Deneubourg sieht dieses Ziel in weiter Ferne. "Die Maschinen funktionieren im Labor zwar gut, aber für die Anwendung müßten sie Wände hochklettern können und vieles mehr. Da sind noch viele ungelöste technische Probleme", entgegnet er.

In einem Folgeprojekt will Deneubourgs Team jetzt die Erkenntnisse über das Kakerlakenverhalten nutzen, um eine intelligente Falle zu entwickeln. Wenn sich eine Kakerlake in der Falle befindet, so die Idee, dann werden die anderen Insekten ebenfalls hineinlaufen. Wenn die Falle voll ist, sollen die Tiere getötet werden. Die Maschine muß die Insekten zählen können und soll ihnen eine dunkle angenehme Atmosphäre bieten.

Dem Biologen schwebt eine Schachtel mit mehreren Etagen vor, da große Insekten gerne von ähnlich großen umgeben sind, schmächtige Tiere dagegen sich bevorzugt zu den kleinen gesellen. 10 bis 20 Zentimeter soll die Kakerlakenfalle messen.

STICHWORT

Kakerlaken

Deutsche Schaben (Blattella germanica) werden 13 mm groß, sind gelbbraun und haben zwei dunkelbraune Längsstreifen auf ihrem Halsschild. In Deutschland gehören Kakerlaken zu den unangenehmsten Plagegeistern. "Wegen ihrer Lebensweise sind sie gefährliche Krankheitsüberträger", erklärt Jutta Klasen vom Umweltbundesamt. Schaben können viele Bakterien, Viren und Pilze übertragen, so das Deutsche Grüne Kreuz. Kontakt mit ihnen kann zu Durchfall, Hepatitis A, Milzbrand, Salmonellose oder Tuberkulose führen. Durch Häutungsreste können sie zudem Allergien auslösen. In ländlichen Gebieten sind Schaben vor allem gefürchtet, weil sie in Ställen die Maul- und Klauenseuche auslösen können. (eb)

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