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23.02.2012
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Strömungsexperiment

Fische akzeptieren Roboter als Schwarmchef

Getty Images

Fischschwarm (Lachse im US-Staat Oregon, 2005): Schwimmen gegen die Strömung

Wer bestimmt in einem Fischschwarm, wo es lang geht? Notfalls auch ein Roboter, wie Forscher jetzt beobachtet haben. Wichtig ist nur, dass er sich richtig bewegt - und seine tierischen Kollegen so ein bisschen Kraft sparen können.

London - Alle gemeinsam in eine Richtung und dem Nachbarn nur nicht zu nahe kommen: Das Schwimmen in einem Fischschwarm ist alles andere als einfach. Doch seine Mitglieder lassen sich offenbar sogar dazu bringen, einem künstlichen Gefährten zu folgen. Voraussetzung sei, dass seine Schwanzflosse wackle, berichten US-Forscher im "Journal of the Royal Society Interface". Zugrunde liege wahrscheinlich die Energieersparnis beim Schwimmen in der Nachströmung des Roboterfischs. Solche nachgebauten Tiere erlaubten künftig ganz neue Ansätze bei Verhaltensstudien.

Stefano Marras und Maurizio Porfiri vom Polytechnischen Institut der New York University hatten die nordamerikanische Karpfenart Notemigonus crysoleuca für ihre Versuche verwendet. Der Roboter war eine 16 Zentimeter lange, bemalte Plastikattrappe, deren Schwanzflosse sich bewegen ließ. Die Fische wurden in einem Wassertunnel Strömungsgeschwindigkeiten von bis zu 28 Zentimetern pro Sekunde ausgesetzt.

Die im Schnitt knapp acht Zentimeter langen Fische mussten unterschiedlich stark gegen die Strömung anschwimmen - sich treiben lassen konnten sie sich wegen eines Gitters am Ende des einen Meter langen Tunnels nicht. Ihr künstlicher Gefährte hing an einem Metallbügel immer an gleicher Stelle mittig im Tank. Drei Fließgeschwindigkeiten und vier Schwanzbewegungsfrequenzen wurden zu zwölf Ansätzen kombiniert. Mit einer Kamera wurde das Verhalten von je sechs Fischen aufgezeichnet.

Richtige Schwimmposition spart Energie

Ob ein Fisch sich am Roboter orientierte, hing nach Auskunft der Forscher stark von der verwendeten Kombination ab. Schlug die Attrappe gar nicht mit der Flosse, näherten sich die Fische kaum. Tat sie das aber, und hatte die Strömung zugleich eine hohe Geschwindigkeit, schwammen die Fische häufig schräg versetzt hinter dem künstlichen Anführer. Die Tiere suchten sich offenbar den optimalen Bereich im Kielwasser der Attrappe mit dem geringsten Strömungswiderstand, erläutern die Forscher. Sie sparten damit erheblich Energie.

Dies könne vielleicht als Basis dafür genutzt werden, einen Roboter zum Chef eines Fischschwarms werden zu lassen, schreiben Marras und Porfiri. Die Möglichkeit, das Verhalten eines oder auch mehrerer Mitglieder eines Schwarms zu steuern, erlaube es, gezielt die Reaktion der Gruppe auf ein bestimmtes Benehmen zu erfassen und mit ihr zu kommunizieren. Ähnliche Versuche mit Robotern gebe es auch mit anderen Tieren wie Küchenschaben, Ratten oder Eichhörnchen.

Das Schwarmverhalten von Fischen ist mit seinen scheinbar gleichgeschalteten Entscheidungen und Bewegungen ein imposantes Schauspiel. Für die Tiere hat das Leben in solchen Gruppen durchaus auch Nachteile: Krankheiten breiten sich leichter aus, die Konkurrenz um Partner und Futter ist größer. Die Vorteile aber - wie mehr Schutz vor Feinden und weniger Energieaufwand beim Schwimmen - überwiegen.

Auf großes Interesse war Ende vergangenen Jahres eine Studie mit der Spezies Notemigonus crysoleucas zur Entscheidungsfindung im Schwarm gestoßen: Ein Großteil der Tiere wurde mit Futter darauf trainiert, die Farbe Blau zu bevorzugen. Einige wenige wurden auf Gelb als Favorit konditioniert - die Farbe, die die Tiere auch natürlicherweise bevorzugen, weil sie Fressbares signalisiert. Wieder vereint, setzte sich die "gelbe Minderheit" bei der Entscheidung für eine der Farben durch, berichteten Forscher in "Science".

Anders aber sah es aus, als dem Schwarm eine Gruppe nicht trainierter Fische beigemischt wurde: Die Fische folgten nun der Mehrheitsmeinung Blau.

chs/dpa

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