Warum schwimmen Fische mit gesenktem Kopf?

Warum schwimmen Fische mit gesenktem Kopf?

Liegt es daran, dass der Kopf zu groß ist und der Schwerpunkt zu weit vorne liegt?

Oder liegt es daran, dass Sie sich Ihres Aussehens nicht sicher sind und einfach unauffällig bleiben möchten?

Eigentlich ist beides nicht wahr.

Eine neue Studie bestätigt, dass sie einfach nicht durch die Dinge um sie herum gestört werden wollen und einfach „ruhiger leben“ wollen …

Dies ist eigentlich der gleiche Grund, warum Menschen beim Gehen auf den Bürgersteig hinunterschauen.

Die zugehörige Forschungsarbeit mit dem Titel „Optischer Fluss im natürlichen Lebensraum des Zebrafisches unterstützt räumliche Verzerrungen bei der visuellen Einschätzung der Eigenbewegung“ wurde in der Fachzeitschrift Current Biology veröffentlicht.

„Lass mich in Ruhe“

Die Studie ist die erste, die mehrere Simulationen des Zebrafischgehirns, der natürlichen Umgebung und des räumlich variierenden Schwimmverhaltens in einem einzigen Computermodell integriert.

Die Ergebnisse der Modellanalyse zeigen, dass diese „Eigenart“, beim Vorwärtsschwimmen nach unten zu schauen, lediglich ein adaptives Verhalten der Fische ist .

Bei den Fischen ist dies so entstanden, dass sie ihren Körper stabil halten, etwa wenn sie gegen eine Strömung schwimmen.

Wenn das Wasser in Bewegung ist, bemühen sich die Fische, ihre Position zu halten, damit sie an Ort und Stelle bleiben und nicht von der Strömung weggespült werden.
Wenn sie im Wasser schwimmen und dabei umherblicken, entsteht die Illusion, dass sie sich bewegen.

Wenn sie mit gesenktem Kopf schwimmen und auf den Flussboden blicken, können sie die Richtung und Geschwindigkeit, in der sie gerade schwimmen, besser einschätzen.

In diesem Zusammenhang sagte Emma Alexander, Erstautorin und korrespondierende Autorin des Artikels und Assistenzprofessorin für Informatik an der Northwestern University:

„Es ist, als ob Sie in einem stehenden Zugwaggon sitzen und dann der Zug neben Ihnen anfängt, den Bahnhof zu verlassen, und Sie denken, Sie würden sich auch bewegen.“

„Das visuelle Signal eines anderen Zuges überlagert die Tatsache, dass Sie stillsitzen.“

Das heißt, für schwimmende Fische gibt es in ihrer Umgebung viele irreführende Bewegungssignale, und das zuverlässigste Signal kommt vom Flussboden.

Auf nach Indien

Um das herauszufinden, untersuchten Alexanders Team und ihre Mitarbeiter Zebrafische, einen viel erforschten Modellorganismus.

Obwohl viele Labore Zebrafische besitzen, wollten sie diese Forschung in ihrer natürlichen Umgebung durchführen.

„Vor Kurzem wurde entdeckt, dass Fische stärker auf Bewegungen von unten als von oben reagieren . Wir wollten dieses Rätsel genauer ergründen und verstehen, warum.“

„Der natürliche Lebensraum hat die Entwicklung ihres Gehirns und Verhaltens geprägt, und wir müssen zum Ursprung zurückkehren und den Kontext untersuchen, in dem sich dieser Organismus entwickelt hat“, erklärte Alexander.

Also kamen sie mit ihrer Filmausrüstung nach Indien.

Sie besuchten sieben Standorte in Indien und sammelten Videodaten von flachen Flüssen, in denen Zebrafische natürlicherweise leben.

Sie schlossen eine 360-Grad-Kamera in ein wasserdichtes Tauchgehäuse ein und befestigten es an einem ferngesteuerten Roboterarm, mit dem sie die Kamera ins Wasser hinabließen und bewegten.

„ Wir haben die ‚Augen‘ dort platziert, wo die Augen des Fisches sein sollten, damit wir sehen, was der Fisch sieht “, sagte Alexander.

„Anhand der Videodaten konnten wir hypothetische Szenarien simulieren und die willkürlichen Bewegungen von Fischen in einer realen Umgebung simulieren.“

Zebrafisch: Warte auf mich! !

Zurück im Labor verfolgten Alexanders Team und ihre Mitarbeiter auch die Bewegung von Zebrafischen in einer LED-Kugel.

Da Fische über ein großes Sichtfeld verfügen, müssen sie im Gegensatz zum Menschen ihre Augen nicht bewegen, um sich umzusehen.

Sie gaben also Bewegungsstimulationen durch Lichter und beobachteten dann die Reaktionen der Fische.

Es wurde beobachtet, dass die Fische mit dem sich bewegenden Muster mitschwammen, wenn auf dem Boden des Aquariums ein Muster erschien.

Dies lässt darauf schließen, dass Fische ihre visuellen Signale erhalten, indem sie nach unten schauen.

„Wenn Sie ein Video mit bewegten Streifen abspielen, bewegt sich der Fisch mit den Streifen.“

„Es ist, als würden sie sagen: ‚Warte auf mich‘. Wir haben die Schläge ihres Schwanzwedelns gezählt. Je stärker sie wedeln, desto mehr versuchen sie, mit den sich bewegenden Streifen Schritt zu halten.“

Sie extrahierten Daten aus den Videos und kombinierten sie mit Daten darüber, wie Bewegungssignale im Gehirn der Fische kodiert werden.

Anschließend gaben sie den Datensatz in zwei Algorithmen ein, die zur Untersuchung des optischen Flusses oder der von unseren Augen oder Kameraobjektiven wahrgenommenen Bewegung verwendet werden.

Schließlich stellten sie fest, dass Zebrafische sowohl in der freien Natur als auch im Labor beim Vorwärtsschwimmen nach unten schauten.

Abbildung | Das Schwimmen der Zebrafischlarven wird durch Signale aus dem unteren Gesichtsfeld gesteuert. (Quelle: Dieses Dokument)

Daher haben Alexander et al. kam zu dem eingangs erwähnten Schluss:

Fische schauen nach unten, um Bewegungssignale aus ihrer Umgebung zu interpretieren, und schwimmen dann, um nicht vom fließenden Wasser weggespült zu werden.

Die Wasseroberfläche ist ständig in Bewegung, ebenso wie die anderen Fische und Pflanzen. Der Fisch sollte diese Informationen besser ignorieren und sich auf die Signale weiter unten konzentrieren.

Der Flussboden weist eine starke Struktur auf, sodass Fische markante Merkmale erkennen und ihnen folgen können.

Darüber hinaus erklärte das Forschungsteam, dass dieses Forschungsergebnis nicht nur ein gewisses Verständnis des Verhaltens von Fischen ermögliche, sondern auch Informationen für die Entwicklung künstlicher Sehsysteme und komplexer bionischer Roboter liefern könne.

„Wenn Sie einen Roboter bauen würden, der von einem Fisch inspiriert ist, und sich nur seine Anatomie ansehen würden, könnten Sie denken: ‚Seine Augen zeigen in eine Richtung, also muss die Kamera auch in eine Richtung zeigen.‘“

Es stellt sich jedoch heraus , dass es für Fische ein Balanceakt ist, wenn sie ihre Augen zur Seite richten: Sie schauen nach oben, um zu jagen, und nach unten, um zu schwimmen .

Quellen:

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(22)01617-7