Unsichtbare Spuren unter Wasser - und wie Fische ihnen folgen

Fische können auch in völliger Dunkelheit oder in schmutzigem Wasser andere Fische und Objekte erkennen, indem sie die durch diese Objekte verursachten Strömungsänderungen wahrnehmen. Ist Ihnen als Betrachter schon einmal aufgefallen, dass beispielsweise die durch ein Kanu-Paddel verursachten Wirbel noch erstaunlich lange stabil bleiben, während sie sich nach hinten entfernen? Ganz ähnlich erzeugen Flossen von anderen Fischen unter Wasser eine unsichtbare Wirbelstraße, der andere Fische folgen können – sei es um nahe bei ihren Artgenossen zu bleiben oder auf der Jagd. Es gibt eine direkte, momentane, Wechselwirkung, die über Impulsübertragung erfolgt und deren Reichweite ungefähr eine Fischlänge beträgt, wie ebenfalls vom Lehrstuhl T35 (Theoretische Biophysik neuronaler Informations­verarbeitung) um Professor van Hemmen in PRL 102 (2009) 058104 gezeigt werden konnte, sowie eine indirekte, die auf Drehimpulserhaltung der Wirbel beruht und deshalb in Wasser mit seiner niedrigen Viskosität minutenlang fortbestehen kann.

Im vorliegenden Physical Review Letter 103 (2009) 078102 berechnen die Autoren den durch Wirbel erzeugten sensorischen Stimulus und wie Fische die Richtung von Wirbelringen bestimmen können, um so der unsichtbaren Spur zu folgen. Fische messen Strömungen entlang ihres Körpers mit ihrem Seitenliniensystem. Das Seitenliniensystem besteht u.A. aus dünnen Röhren unter der Haut, welche durch kleine Poren mit dem Wasser verbunden sind. Zwischen je zwei benachbarten Poren befindet sich eine Cupula, ein kleiner gallertartiger Körper. Unterhalb der Cupula sitzen Haarsinneszellen, deren Haare in den Gallertkörper hineinragen und verbogen werden, sobald eine Strömung die Cupula auslenkt. Die Haarsinneszellen produzieren somit ein strömungsabhängiges neuronales Signal. Die Autoren um Prof. van Hemmen und Dr. Jan-Moritz Franosch (Physik Department T35) zeigen mathematisch und gestützt durch neurobiologische Experimente, wie Fische die Orientierung eines Wirbels mit Hilfe der Information, die ihrem Nervensystem zur Verfügung steht, rekonstruieren können.

Publikation:
Wake Tracking and the Detection of Vortex Rings by the Canal Lateral Line of Fish
Phys. Rev. Lett. 103, 078102 (2009)

Kontakt:
Prof. van Hemmen
Technische Universitaet Muenchen
Physik Department T35
85748 Garching
Tel. +49 (89) 289.12380
Fax: +49 (89) 289.12296