Wellensinn hilft Fröschen bei Beutejagd
180 Sensoren registrieren geringste Wasserbewegungen
Wer Wellen schlägt, wird gefressen. Diesen Leitsatz sollten sich Insekten im Lebensraum des Xenopus-Froschs (Xenopus laevis laevis) im südlichen Afrika merken. Denn mit rund 180 Wellen-Sensoren vermag das Amphibium geringste Wasserbewegungen wahrzunehmen. Nachts und unter Wasser kann Xenopus so ein wellenschlagendes Insekt nicht nur lokalisieren, sondern sogar auf Größe und Art der potenziellen Beute zurückschließen.
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Nicht Zoologen, sondern Physiker der Technischen Universität München untersuchten nun, wie der Frosch aus den Wellenbewegungen die überlebenswichtigen Informationen zieht. In der Fachzeitschrift Physical Review Letters (Bd. 91, Artikel 158101) beschreiben Leo van Hemmen und seine Kollegen ein einfaches Modell, mit dessen Hilfe aus den Signalen der maximal 180 Sensoren die Wellenform analysiert werden kann. Über eine einmal erkannte Struktur der Wasserbewegungen kann der Frosch so genau auf die Quelle der Schwingungen und auch Form und Größe des Auslösers zurückschließen.
Flügelartige Sinnesorgane - Cupulae genannt - verteilen sich bei Xenopus längst entlang des Körpers, um die Augen und auf Kopf und Nackenbereich. Das einströmende Wasser wird an diesen Stellen reflektiert und stimuliert in winzigen Haarzellen elektrische Pulse. Aus der Summe dieser Pulse zieht das Froschhirn dann die gewünschten Informationen und führt das Amphibium zielsicher zur Beute. Das Modell der Physiker legt sogar nahe, dass der Frosch zwischen zwei Wellenauslösern in verschiedenen Richtungen unterscheiden kann.
Für Xenopus ist dieser Wellensinn überlebenswichtig, da er als Nachtjäger und zudem unter Wasser seine Augen nur sehr begrenzt zur Wahrnehmung seiner Umwelt einsetzen kann. Auch Krokodile nutzten ein ähnliches Sinnesorgan, das in deren Unterkiefer sitzt. Dort besitzen sie unter zahlreichen Hauterhebungen empfindliche Druckrezeptoren, mit dem sie kleinste Bewegungen der Wasseroberfläche wahrnehmen können. Erst letztes Jahr entdeckte Daphne Soares von der University of Maryland dieses zuvor unbekannte Sinnesorgan.
Diese Drucksinnesorgane sind bei allen heute lebenden Arten von Krokodilen vorhanden. Untersuchungen fossiler Kieferknochen ergaben, dass bereits vor 200 Millionen Jahren die amphibisch lebenden Krokodilsarten mit dieser Jagdwaffe ausgestattet waren. Bei Arten, die entweder nur auf dem Land oder nur im Wasser lebten, fanden sich die für die Drucksensoren typischen Löcher im Kieferknochen dagegen nicht.
Jan Oliver Löfken
