Fliegen unter Wasser: Erläuterung zentraler Erkenntnisse zu biologischen Aspekten des Peitschenschwanzes der Myliobatidae (Manta-, Adler- und Kuhnasenrochen)

• Antragstellerin: Júlia Chaumel
• Fachliche Zuordnung: Systematik und Morphologie der Tiere ; Biochemie und Physiologie der Tiere ; Biomaterialien
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 510759809

Fische sind effiziente Schwimmer mit einer Vielfalt von Lebensweisen in unterschiedlichen Lebensräumen. Unter den verschiedenen Arten der Fortbewegung von Fischen ist die Fortbewegungsart der Myliobatiden - Mantas, Adler- und Kuhflossenrochen - einzigartig, da sie mit den Brustflossen wie Vögel flattern. Dieser Schwimmmodus ermöglicht es den Myliobatiden, aktiv in der Wassersäule zu schwimmen, große Entfernungen zu überwinden und sich in komplexen Unterwasserlandschaften zu bewegen. Ebenso einzigartig und auffallend ist der unverwechselbare Schwanz der Myliobatiden, der schlank wie eine Peitsche ist und das dreifache der Körperlänge des Tieres betragen kann. Die biologische Bedeutung und die potenziellen Vorteile dieses massiven Körperteils für die Fortbewegung und/oder andere Funktionen sind jedoch bisher noch nicht erforscht worden. In diesem neu eingereichten Projekt werden wir die erste biologische Charakterisierung des Peitschenschwanzes der Myliobatiden vornehmen, und zwar durch eine multidisziplinäre Analyse seiner Morphologie, Kinematik und Hydrodynamik. Zunächst werden wir anhand einer umfassenden Literaturrecherche und der Vermessung von Museumsexemplaren die morphometrische Variation des Schwanzes bei verschiedenen Myliobatidenarten und in der Ontogenese charakterisieren und untersuchen, wie die Variation mit ökologischen Faktoren korreliert. Zweitens werden wir die Organisation, die Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften der Gewebe, die den Schwanz bilden, mit Hilfe von Histologie, hochauflösender Bildgebung und mechanischen Tests auf verschiedenen Strukturebenen bestimmen. Die Ergebnisse werden es uns ermöglichen, festzustellen, wie viel Kontrolle das Tier über den Schwanz hat und wie flexibel/steif er ist, wobei Merkmale erfasst werden, die für die Hydrodynamik (z. B. Kämme, Zähnchen) oder für andere Funktionen (z. B. Vorhandensein von Sinneszellen) relevant sind. Drittens werden die Schwanzkinematik und -hydrodynamik durch die Quantifizierung von Schwanzbewegungen und Schwanzinteraktionen mit der Wasserströmung durch direkte Beobachtung von in Aquarien schwimmenden Tieren untersucht. Die Integration dieser Ergebnisse wird ein umfassendes Verständnis der biologischen Bedeutung des Schwanzes von Myliobatiden ermöglichen (z. B. in der Physiologie, aber auch ökologische Daten für das Management gefährdeter Arten); sie wird anatomische Veränderungen aufzeigen, die an der Evolution eines neuartigen Körperteils beteiligt sind, und sie wird Informationen für die Entwicklung effizienter, bio-inspirierter Unterwasserfahrzeuge der nächsten Generation liefern.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. George Lauder, Ph.D.