Untersuchung der räumlichen Logik der Produktion elektrischer Signale eines gymnotiformen Messerfischs mit Hilfe interaktiver Roboter-Experimente

• Antragsteller: Professor Dr. Rüdiger Krahe; Professor Dr. Tim Landgraf
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 577401533

Schwach elektrische Fische erzeugen elektrische Felder, die sie zur Navigation und Kommunikation nutzen. Braune Messerfische (Apteronotus leptorhynchus) gehören zu den südamerikanischen schwach elektrischen Fischen. Sie produzieren sogenannte „Chirps“, kurze Frequenzmodulationen ihrer elektrischen Felder, die herkömmlich als soziale Signale interpretiert wurden, die Aggression, Dominanz oder auch Paarungsbereitschaft anzeigen („Kommunikationshypothese“). Unsere jüngsten Verhaltensexperimente stellen diesen herkömmlichen Blick auf Chirps jedoch in Frage und lassen vermuten, dass Chirps von den Fischen, zumindest zu einem guten Teil, zum sensorischen Abtasten in räumlich komplexen Situationen genutzt werden. Möglicherweise helfen Chirps den braunen Messerfischen dabei, elektrosensorische Reize, die von den elektrischen Feldern naher Artgenossen stammen, besser aufzulösen. Das Ziel dieses Projekts ist, diese „Abtast-Hypothese“ mit Hilfe eines robotischen Fisches zu testen, der mit braunen Messerfischen sowohl durch Bewegung als auch durch arttypische elektrische Signale interagieren kann. Der große Vorteil dieses Ansatzes ist, dass spezifische Verhaltenssituationen nachgeahmt werden können, da die Bewegungen und elektrischen Signale des Roboterfischs in Abhängigkeit von der Aktivität eines echten Fischs kontrolliert werden können. Die zu untersuchenden Verhaltenssituationen werden in einer ausführlichen Analyse aufgezeichneter Fisch-Fisch- und Fisch-Roboterfisch-Interaktionen unter Nutzung von Verfahren des maschinellen Lernens ausgewählt. Die zeitlichen und räumlichen Parameter der Chirperzeugung werden Aufschluss geben, ob Chirps eher Abtastverhalten darstellen oder emotionsbehaftete Verhaltensweisen sind, typisch für Kommunikationssignale z. B. im Zusammenhang mit Aggression oder Unterwerfung. Durch den Vergleich der Erzeugung von Chirps mit anderen Strategien der aktiven Wahrnehmung möchte dieses Projekt neue Einsichten darin geben, wie Tiere aktive Signale nicht nur für Kommunikation einsetzen, sondern auch zur Erforschung und Interpretation ihrer sozialen Umwelt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Mitverantwortlich: Dr. Jan Grewe
• Kooperationspartner: Federico Pedraja, Ph.D.