Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Heuschrecken folgen der Sonne in ihrem Kopf

05.09.2014

Das Polarisationsmuster des Sonnenlichts genügt Wanderheuschrecken, um die genaue Position der Sonne zu bestimmen. Das legt eine aktuelle Studie Marburger Biologen nahe, in der diese die neuronalen Reaktionen der Insekten auf polarisiertes Licht mit dem Polarisationsmuster des Himmels verglichen. Die Wissenschaftler um Professor Dr. Uwe Homberg von der Philipps-Universität berichten über ihre Ergebnisse im Fachblatt „Current Biology“, das die Studie am 4. September 2014 veröffentlichte.

Die Heuschrecken der Art Schistocerca gregaria legen weite Strecken zurück, wenn ihr Lebensraum in der afrikanischen Wüste zu eng wird. Das Ziel ihrer Wanderung ist genetisch festgelegt. Auf dem Weg dorthin richten sich die Tiere vermutlich nach dem Stand der Sonne. „Verhaltensexperimente haben gezeigt, dass Heuschrecken polarisiertes Licht wahrnehmen und sich daran orientieren können“, erläutert Uwe Homberg, Mitverfasser der aktuellen Studie.


Die Sonne weist den Weg: Heuschrecke im Flug.

(Foto: Dr. Keram Pfeiffer / Philipps-Universität)

Lichtwellen schwingen senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung, was eine Vielzahl von Orientierungen erlaubt. Werden die Sonnenstrahlen in der Erdatmosphäre gestreut, so schwingen sie synchronisiert in einer bestimmten Richtung – sie sind polarisiert. Die Schwingungsrichtungen finden sich dabei in konzentrischen Kreisen um die Sonne angeordnet. Bislang ist jedoch unklar, wie Heuschrecken und andere Insekten eindeutig bestimmen, in welcher Richtung die Sonne sich befindet.

„Polarisiertes Licht hat eine Periodizität von 180 Grad“, erläutert Ko-Autor Dr. Keram Pfeiffer. „Das bedeutet, dass eine bestimmte Schwingungsrichtung identisch mit einer um 180 Grad gedrehten Schwingungsrichtung ist.“ Daher habe man bisher angenommen, dass polarisiertes Licht alleine keine eindeutige Bestimmung des Sonnenstands zulasse.

„Unsere Studie legt nahe, dass aufgrund der Größe und Struktur des Sehfeldes diese Unsicherheit durch den Vergleich mit dem Himmelspolarisationsmuster aufgehoben wird“, führt Pfeiffer aus. Die Marburger Wissenschaftler maßen an verschiedenen Stellen des Insektenhirns die elektrische Aktivität, mit denen Nervenzellen auf künstlich polarisiertes Licht reagierten, das eine um sie rotierende Apparatur erzeugte. Dabei lösen bestimmte Orientierungsrichtungen des polarisierten Lichtes maximale Nervenaktivität aus.

Die Forscher stellten fest, dass das Muster der neuronalen Aktivität dem Polarisationsmuster des Himmels bei bestimmten Sonnenständen entspricht – die Tiere verfügen gleichsam über eine neuronale Repräsentation des Himmels, die sie mit dem tatsächlichen Polarisationsmuster abgleichen können, um so den Sonnenstand zu bestimmen.

„Unsere Daten legen eine neuartige Erklärung nahe, wie im Insektengehirn das Polarisationsmuster des Himmels ausgewertet wird“, fasst Pfeiffer die Ergebnisse zusammen. „Weitere optische Signale wie der Farbgradient des Himmels können dazu dienen, das System zur Richtungsbestimmung gegenüber Störungen abzupuffern“, ergänzt Mitverfasser Miklós Bech, der in Hombergs Arbeitsgruppe seine Doktorarbeit anfertigt.

Uwe Homberg lehrt Tierphysiologie mit neurowissenschaftlichem Schwerpunkt an der Philipps-Universität. Dr. Keram Pfeiffer leitet eine Nachwuchsforschergruppe am Marburger Fachgebiet Tierphysiologie. Die aktuelle Publikation wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft finanziell gefördert.

Originalveröffentlichung: Miklós Bech, Uwe Homberg & Keram Pfeiffer: Receptive fields of locust brain neurons are matched to polarization patterns of the sky, Current Biology 2014

Weitere Informationen:
Ansprechpartner: Professor Dr. Uwe Homberg,
Fachgebiet Tierphysiologie
Tel.: 06421 28-23402
E-Mail: homberg@staff.uni-marburg.de

Dr. Keram Pfeiffer,
Arbeitsgruppe Neurobiologie/Ethologie
Tel.: 06421 28-23411
E-Mail: keram.pfeiffer@biologie.uni-marburg.de

Pressemitteilungen zur Heuschreckenorientierung:
Himmelskarte im Heuschreckengehirn (2007): http://www.uni-marburg.de/aktuelles/news/2007/0431/0215
Orientierung von Heuschrecken: Offene Fragen gelöst (2007): http://www.uni-marburg.de/aktuelles/news/2007/0601

Beitrag im „Marburger Unijournal“ (2004): Die Zähne des Windes http://www.uni-marburg.de/aktuelles/unijournal/april2004/Tierphysiologie

Johannes Scholten | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Stottern: Stoppsignale im Gehirn verhindern flüssiges Sprechen
12.12.2017 | Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften

nachricht Undercover im Kampf gegen Tuberkulose
12.12.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Stottern: Stoppsignale im Gehirn verhindern flüssiges Sprechen

12.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

E-Mobilität: Neues Hybridspeicherkonzept soll Reichweite und Leistung erhöhen

12.12.2017 | Energie und Elektrotechnik

Wie Brände die Tundra langfristig verändern

12.12.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz