Der sechste Sinn von Fischen und Amphibien

Hecht (Illu.) Public Domain
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Hecht (Illu.) Public Domain

 
31.08.2009 - 12:10 Uhr

München/ Deutschland - Wissenschaftler der Technischen Universität München haben ein einzigartige Sinnessystem von Fischen und Amphibien erforscht. Mit den sogenannten Seitenlinienorganen können die Tiere Objekte in ihrer näheren Umgebung ohne direkten Körperkontakt abtasten und erkennen.

Während wir Menschen zahlreiche äußere Einflüsse wie Infrarotlicht, elektromagnetische Wellen oder Ultraschall nur mit Hilfe von Messinstrumenten wahrnehmen können, gibt es zahlreiche Tierarten, die hierzu über eigens ausgerichtete Sinnessysteme verfügen. Zu diesen Systemen gehört auch die Seitenlinienorgane von Fischen und Amphibien, mit der die Tiere selbst in trüben Gewässern, in die kaum mehr Licht eindringt, ihre Umgebung wahrnehmen und Opfer aufspüren können.

Das Team um Professor Leo van Hemmen Physik-Department der Technischen Universität München (TUM.de) hat seine Ergebnisse kürzlich in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters" veröffentlicht.

"Dieser auf den ersten Blick mysteriöse Fern-Tastsinn beruht auf einer Messung der Druckverteilung und des Geschwindigkeitsfeldes im umgebenden Wasser. Die dafür zuständigen Seitenlinienorgane ziehen sich links und rechts am Fischkörper entlang und umgeben zusätzlich Augen und Maul. Sie bestehen aus gallertartigen, biegsamen Fähnchen, die etwa einen Zehntel Millimeter messen, so genannten Neuromasten. Diese sitzen entweder direkt auf der Oberfläche der Tiere oder in Kanälen dicht unter ihrer Haut, in die über Poren Wasser eindringt. Sensibel folgen die Fähnchen bereits kleinsten Wasserbewegungen. Daran gekoppelt sind Haarsinneszellen, die den Schalldrucksensoren im menschlichen Innenohr ähneln. Nerven leiten die Signale aus den Haarsinneszellen weiter zur zentralen Verarbeitung im Gehirn, das mögliche Quellen der Strömungsänderungen lokalisiert und identifiziert", berichtet die Pressemitteilung der TUM.

Entsprechende Änderungen können, so die Forscher, auf unterschiedliche Weise entstehen: "Ein vorbei schwimmender Fisch erzeugt Schwingungen, die direkt auf das Organ übertragen werden. Darüber erkennen Schwarmfische einen nahenden Angreifer und synchronisieren ihre Schwimmbewegungen so, dass sie einem einzigen großen Organismus gleichen. Der mexikanische Höhlenfisch schiebt hingegen eine regelrechte Bugwelle vor sich her, die von Hindernissen zurück geworfen wird. Der Wels wiederum nutzt die Tatsache aus, dass ein schwimmender Beutefisch, der mit seiner Schwanzflosse schlägt, eine Spur aus Wasserstrudeln hinterlässt, eine so genannte Wirbelstraße, die über eine Minute lang bestehen bleibt und ihn verraten kann."

Mit mathematischen Modellen haben die Forscher die Leistung des Sinnesorgans hinsichtlich der Reichweite und Informationsübermittlung untersucht und die Ergebnisse mit den Werten tatsächlicher elektrischer Nervensignale, so genannten Aktionspotentialen, anderer Tiere verglichen. Dabei konnten die Forscher nachweisen, dass die Eindrücke, jenen direkter Sinneswahrnehmungen entsprechen.

Die Ergebnisse zeigen, dass jeder Fisch eindeutige und differenzierte Informationen über sich selbst in das Strömungsfeld überträgt. "Die Untersuchungen zeigten, dass Fische in einem Umkreis, dessen Radius ihrer eigenen Körperlänge entspricht, andere Fische verlässlich orten können. So kann ein Raubfisch dank der Informationen über Größe und Gestalt eines Beutefisches entscheiden, ob sich eine Verfolgung lohnt oder nicht." Gleichzeitig könne so auch der Beutefisch zwischen Artgenossen und Räubern unterscheiden.

"Der Seitenliniensinn hat mich sofort fasziniert, da er nicht nur auf den ersten, sondern auch auf den zweiten Blick grundlegend anders ist als beispielsweise der Seh- oder Hörsinn. Er beschreibt nicht nur eine andere Qualität der Wirklichkeit, sondern wird auch statt von nur zwei Augen oder Ohren von bis zu mehreren Tausenden einzelnen Seitenlinienorganen gespeist, die jeweils aus mehreren Neuromasten bestehen. Die Integration dahinter ist eine Meisterleistung“, begründet van Hemmen sein Interesse.

Ziel der Forschungen sind unter anderem die Verbesserung technischer Mess- und Ortungssysteme: "Die Technik ist der Natur zwar in einigen Bereichen überlegen, doch in der kognitiven Verarbeitung gewonnener Eindrücke hinkt sie der Natur weit hinterher", erläutert Hemmen seine Faszination. "Mein Traum ist es, Roboter mit mehr als einer Sinnesmodalität auszustatten. Statt ihnen immer mehr Kameras einzubauen, sollte man ihnen zusätzlich Sensoren für Schall und Tastempfinden mit auf den Weg geben. Mit einem nachgebauten Seitenliniensystem, das in Luft näherungsweise ebenso gut funktioniert wie unter Wasser, könnten sich Roboter in Menschenmengen bewegen, ohne anzuecken." Hinzu könnten sich Unterwasserroboter bei der Erforschung von unzugänglichen Höhlensystemen und Tiefseevulkanen orientieren und Tauchboote auch in trüben Gewässern Hindernisse orten. Ein solches Unterwasserfahrzeug wird zurzeit im Rahmen des EU-Projektes "CILIA“ in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Steuerungs- und Regelungstechnik entwickelt.

Quelle: grenzwissenschaft-aktuell.de
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