Strömungsmechanik von Fischen im Schwarm

• Applicant: Privatdozent Dr. Wolf Hanke
• Subject Area: Sensory and Behavioural Biology
• Term: from 2005 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 17628679

Es wurden mehrfach die Hypothese aufgestellt, dass Fische im Schwarm die von anderen Schwarmmitgliedern erzeugten Wasserströmungen nutzen können, um Energie zu sparen. Bei Schwärmen aus Rotaugen und Seebarschen wurde festgestellt, dass Fische, die hinter anderen Fischen herschwimmen, unter Umständen (abhängig von Abstand und seitlichem Versatz) eine signifikant geringere Flossenschlagfrequenz haben als vorausschwimmende Artgenossen. Messungen an Einzelfischen haben zudem gezeigt, dass die Flossenschlagfrequenz mit dem Logarithmus der Respirationsrate linear korreliert ist. Daraus lässt sich folgern, dass Fische im Schwarm einen energetischen Vorteil aus der Anwesenheit des Vorausschwimmenden oder mehrerer Vorausschwimmender ziehen können (Größenordnung der möglichen Energieeinsparung beim Seebarsch: 10 bis 20%). Leider gibt es aber noch keine Messungen der hydrodynamischen Ereignisse in einem Fischschwarm. Solche Messungen sind wichtig, um die Hypothese, dass die beobachtete Energieeinsparung mit den hydrodynamischen Ereignissen in Zusammenhang steht, zu überprüfen und den genauen Mechanismus aufzuklären. Entsprechende Messungen sollen im Rahmen der beantragten Projekte an Schwärmen von 5 bis 10 Fischen mit Hilfe einer dreidimensionalen Particle Image Velocimetry (3D-PIV) durchgeführt werden. Hierbei werden Schwebeteilchen ins Wasser gegeben, mit Lasern beleuchtet und ihre Bewegungen mit Hochgeschwindigkeitskameras stereoskopisch aufgezeichnet. Diese Messungen müssen in einem Strömungskanal durchgeführt werden, um ein synchronisiertes und polarisiertes Schwimmverhalten zu induzieren. Die Beziehungen zwischen den Wasserbewegungen und den Schwimmbewegungen der Fische sollen analysiert und ihre Bedeutung für die Energieeinsparung aufgeklärt werden. Ferner gibt es noch keine Informationen darüber, wie sich die Wirbelstrasse hinter einem Fischschwarm langfristig verhält. Diese Informationen könnten u. a. für Predatoren wichtig sein, die Fischschwärme aufspüren und verfolgen wollen. Anhand von Strömungsmessungen dicht hinter einem Schwarm soll ein Modell für die Entwicklung dieser Wirbelstrasse aufgestellt werden.

• DFG Programme: Research Fellowships
• International Connection: USA
• Host: Professor George Lauder, Ph.D.