Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Verkehrsregeln für Fischschwärme

09.12.2011
Mit hochauflösenden Zeitlupenkameras fanden Wissenschaftler heraus, wie Fische in Schwärmen ihre Bewegungen koordinieren. Die Tiere schätzen dabei den Abstand zu Nachbarfischen ein und nähern oder entfernen sich reflexartig. Moskitofischen genügt es sogar, einen einzelnen Artgenossen im Blick zu behalten.

Etwa 60 Prozent aller Fischarten bilden dann und wann größere Gruppen von Individuen. Dies hat für die Tiere eine Reihe von Vorteilen, sie finden im Schwarm beispielsweise schneller Nahrung oder können sich effizienter gegen Raubtiere verteidigen.

Dass die Bewegungen aller Fische scheinbar synchronisiert sind, sei allerdings keine Selbstverständlichkeit, sagt Ashley Ward vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB). Ward hat gemeinsam mit schwedischen und australischen Kollegen die Bewegungsmuster von Moskitofischen (Gambusia holbrooki) analysiert und grundlegende Regeln dafür identifiziert, wie sie ihre Bewegungen im Schwarm koordinieren.

„Wir stellten fest, dass die Fische einen Idealabstand zu ihren Artgenossen haben und dementsprechend näher kommen, wenn die Distanz zu groß ist und zurückweichen, wenn sie zu klein ist. Wir nennen den Idealabstand zone of alignment, also Anpassungs- oder Ausrichtungszone.“

Ward und seine Kollegen formulierten daher zwei einfache Prinzipien: Die Annäherung ist wichtig für den Zusammenhalt der Gruppe und funktioniert wie ein virtuelles Gummiband, das die Fische zusammenhält. Die Abstoßung hingegen ist ein Impuls, der vom Individuum selbst ausgeht. Als dritte Regel fanden die Forscher heraus, dass die Moskitofische nur auf ihren direkten Nachbarn reagieren und andere Individuen im Schwarm nicht im Blick haben. Dies unterscheidet die Fische beispielsweise von Tauben, bei denen nachgewiesen wurde, dass sie bis zu sieben weitere Vögel verfolgen können.

Wenn sich ein Fischschwarm fortbewegt, folgen alle Individuen einem Anführer, indem sie versuchen, innerhalb der zone of alignment zu schwimmen. Um die anderen Fische zu lokalisieren, nutzen sie vor allem den Sehsinn und die empfindliche Seitenlinie, die Druckveränderungen registriert. „Sie können aber nur verzögert reagieren, wenn ein Nachbar die Richtung oder die Geschwindigkeit ändert“, erklärt Ward. „Dadurch werden Bewegungsimpulse wellenartig durch den Schwarm weitergegeben, immer und überall kommen sich Fische zu nahe oder entfernen sich zu weit voneinander.“ Diese Wellen sind für das bloße Auge kaum zu erkennen, nur mit Hilfe einer hochauflösenden Zeitlupenkamera konnten die Wissenschaftler die Bewegungsmuster nachweisen. „Die Abläufe sind durchaus vergleichbar mit dichtem Verkehr auf einer Straße. Die Autofahrer achten immer auf den Sicherheitsabstand und müssen bremsen oder beschleunigen, um ihn einzuhalten.“

Dieses einfache Konzept war für die Wissenschaftler sehr aufwändig zu messen. Erst seit kurzem sind Softwareprogramme in der Lage, in einem Video mehrere gleich aussehende Individuen zu identifizieren und zu verfolgen. An kritischen Stellen, etwa wenn zwei Fische in der Sichtachse der Kamera kreuzten, mussten Ward und seine Kollegen manuell nachhelfen. Insgesamt acht Monate dauerte die Aufarbeitung der Aufnahmen des circa 75 mal 75 Zentimeter großen Beckens mit 2 bis 16 Moskitofischen. Ihre Erkenntnisse lassen sich auch auf andere Fischarten übertragen, so Ward. Sogar Säugetiere und andere Wirbeltiere, die Gruppen bilden, würden wahrscheinlich diesen Regeln folgen.

Originalarbeit erschienen im PNAS am 15.11.2011, doi: 10.1073/pnas.1109355108

Kontakt:
Nadja Neumann
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Müggelseedamm 301,12587 Berlin, Email: nadja.neumann@igb-berlin.de
(030) 64181631

Jan Zwilling | Forschungsverbund Berlin e.V.
Weitere Informationen:
http://www.fv-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

Der steigende Bedarf an schneller, leistungsfähiger Datenübertragung erfordert die Entwicklung neuer Verfahren zur verlustarmen und störungsfreien Übermittlung von optischen Informationssignalen. Wissenschaftler der Universität Johannesburg, des Instituts für Angewandte Optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) präsentieren im Fachblatt „Journal of Optics“ eine neue Möglichkeit, glasfaserbasierte und kabellose optische Datenübertragung effizient miteinander zu verbinden.

Dank des Internets können wir in Sekundenbruchteilen mit Menschen rund um den Globus in Kontakt treten. Damit die Kommunikation reibungslos funktioniert,...

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungen

49. eucen-Konferenz zum Thema Lebenslanges Lernen an Universitäten

29.05.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz an der Schnittstelle von Literatur, Kultur und Wirtschaft

29.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

49. eucen-Konferenz zum Thema Lebenslanges Lernen an Universitäten

29.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Internationale Konferenz an der Schnittstelle von Literatur, Kultur und Wirtschaft

29.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten