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Donnerstag, 21.09.2017
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Elefantenrüsselfische sehen mit dem Kinn

Forscher weisen Orientierung mittels schwacher elektrischer Felder nach

Der aus Zentralafrika stammende Elefantenrüsselfisch orientiert sich mittels schwacher elektrischer Felder, die er mit Elektrosensoren in seinem Kinn wahrnimmt. Die Tiere können so aus der Distanz sogar in völliger Dunkelheit das Material von Objekten unterscheiden - oder tote Organismen von lebendigen. Dies haben Forscher der Universität Bonn in Experimenten herausgefunden über die sie in der Fachzeitschrift Journal of Experimental Biology berichten.
Elefantenrüsselfisch

Elefantenrüsselfisch

Der zigarrenlange Fisch schwebt mit geneigtem Kopf knapp über dem kiesbedeckten Grund. Während er langsam vorwärts schwimmt, pendelt sein rüsselartig verlängertes Kinn stetig von rechts nach links, immer in wenigen Millimetern Abstand vom Boden. Der Fisch benimmt sich dabei wie ein Schatzsucher, der mit seinem Metalldetektor am Strand nach vergrabenen Goldmünzen sucht. Letztlich macht er auch nichts anderes: Verborgen im Sediment warten zahlreiche tote Mückenlarven auf ihn - seine Leibspeise.

Zoologen der Universität Bonn haben die Larven dort versteckt. "Wir wollten herausfinden, ob er sie findet - und wenn ja, bis zu welcher Tiefe", erläutert Professor Gerhard von der Emde. "Er" - das ist der afrikanische Elefantenrüsselfisch. Sein charakteristisch geformtes Kinn funktioniert aber nicht etwa wie eine besonders empfindliche Nase. Stattdessen enthält es mehr als 500 Elektrosensoren, mit denen er seine Umgebung wahrnimmt. Mit diesem Sinn hat sich das Tier die Nacht erobert: Tagsüber versteckt es sich, erst im Schutz Dunkelheit geht es auf Nahrungssuche.

Das Kinn des Elefantenrüsselfischs ist dabei gewissermaßen sein Auge. In seinem Schwanz steckt die dazugehörige Taschenlampe: Über umgewandelte Muskelzellen erzeugt er damit regelmäßige elektrische Pulse von wenigen Volt Spannung. 80 Mal pro Sekunde schaltet der Fisch diese kleine Batterie für einen Wimpernschlag an und wieder aus. "Gleichzeitig misst er über seine Hautsensoren das elektrische Feld, das sich dabei um ihn aufbaut", erklärt von der Emde. Gegenstände in seiner Nähe verzerren das Feld; der Fisch erhält so ein Bild seiner Umgebung - und zwar ein erstaunlich komplexes.


Fische berechnen Volumen von Objekten


Von der Emde und sein Team haben getestet, was die Tiere mit ihrem Elektrosinn wahrnehmen können. Dazu stellten sie im Aquarium beispielsweise einen kleinen Würfel und eine Pyramide auf. Immer, wenn die Fische zur Pyramide schwammen, wurden sie mit einer Mückenlarve belohnt. Ihre Augen nutzten den flinken Schwimmern nichts: Die Experimente fanden unter Infrarot-Beleuchtung statt, so dass nur die Forscher mit ihren Spezialkameras etwas wahrnehmen konnten.

Von den Ergebnissen waren sie selbst verblüfft: In neun von zehn Fällen schwammen die Fische durch die pechschwarze Dunkelheit zielsicher zur Pyramide. Selbst wenn die Forscher Drahtmodelle statt massiver Objekte verwandten, ließen sich die Versuchstiere nicht beirren. Sogar mit unterbrochenen Konturen kamen sie dabei zurecht: "Wir haben beispielsweise die senkrechten Kanten eines Würfels entfernt, also zwei übereinander liegende Draht-Quadrate in ein für elektrische Felder durchlässiges Gelee eingebettet", sagt van der Emde. "Die Fische erkannten darin noch immer den Würfel - sie ergänzten also ähnlich wie ein Mensch die fehlenden Konturen."

Mehr noch: Sie scheinen das Volumen von Objekten im Wasser zu berechnen. "Ein Würfel hat ein größeres Volumen als eine gleich hohe Pyramide", erklärt von der Emde. "Wenn wir den Würfel so stark verkleinerten, dass sein Volumen kleiner wurde als das der Pyramide, entschieden sich die Fische häufig um und schwammen zum Würfel." Der Elefantenrüsselfisch kann also auch abstrakte Konzepte verinnerlichen: "Schwimme immer zum weniger voluminösen von zwei Objekten, unabhängig von ihrer absoluten Größe."

Wie beim Raumschiff Enterprise


Was der Bordarzt der Enterprise Pille kann, kann der kleine Fisch aus Afrika schon lange: Lebendige von sterbenden oder toten Organismen unterscheiden, ohne sie zu berühren. "Mit seinem Elektrosinn misst er ihre kapazitiven Eigenschaften, das heißt ihre Fähigkeit, Ladungen zu speichern", erklärt von der Emde. "Tote Pflanzen oder Tiere können das nicht." Das Elektrobild verrät ihm sogar, aus welchem Material der entsprechende Gegenstand ist: Metall liefert ein sehr "helles" Bild, Nichtleiter schwächen das elektrische Feld um den Fisch dagegen ab.

Und auch Entfernungen kann er auf wenige Millimeter genau messen. Dazu nutzt er die Tatsache, dass das elektrische Bild mit wachsender Distanz immer "unschärfer" wird. Aus dem Grad der Verschwommenheit berechnet er so den Abstand.

Soviel Grips kommt nicht von ungefähr: Das Kleinhirn der Elefantenrüsselfische ist monströs vergrößert. Im Vergleich zu ihrer Körperlänge haben die Tiere ein größeres Gehirn als der Mensch. "Sie sind wirklich intelligent", schwärmt der Zoologe; "deshalb macht es auch soviel Spaß, mit ihnen zu arbeiten." Er hat auch schon mal versucht, elektrische Fische aus Südamerika zu dressieren. "Das war ein Fehlschlag", erinnert er sich; "die Tiere sind zwar sehr hübsch, für komplexe Aufgaben aber eindeutig zu dumm."
(idw - Universität Bonn, 21.08.2007 - DLO)
 
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