Strömungsmechanik von Fischen im Schwarm

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Wolf Hanke
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 17628679

• Erstellungsjahr: 2009

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Es wurde mehrfach die Hypothese aufgestellt, dass Fische im Schwarm die von anderen Schwarmmitgliedem erzeugten Wasserströmungen nutzen körmen, um Energie zu sparen. Grundlage hierfür war eine 1973 in Nature von D. Weihs veröffentlichte Theorie, die scheinbar durch Beobachtungen, jedoch bisher ohne entsprechende Strömungsmessungen, bestätigt wurde. Im DFG-Projekt (Forschungsstipendium) wurde diese Frage anhand von zehn Fischarten untersucht. Als technische Voraussetzung dafür wurde ein Hochgeschwindigkeits-Scanning- Particle-Image-Velocimetry-System aufgebaut und zum Einsatz gebracht. Hiermit konnten die Bewegungen der Fische im Schwarm und die dadurch erzeugten Slrömungsmuster simultan und mit minimalem Schattenwurf aufgezeichnet werden. Zusätzlich wurden Fische in die Wirbelstrasse eines Zweifolienroboters gesetzt, der verschiedene Strömungsmuster erzeugte, die der Wirbelstrasse zweier interagierender Fische weitgehend entsprachen. Die Ergebnisse zeigen, dass es keine Hinweise darauf gibt, dass Fische die im Schwarm entstehenden Strömungmuster zur Energieersparnis nutzen. Diese Erkenntnis ist von grosser theoretischer und anwendungsbezogener Bedeutung, da die anderslautende Theorie (D. Weihs, Nature 1973) auch heute noch vielfach akzeptiert wird.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Haargenau auf Kurs; Einsatz angepasster Videotechniken zur Untersuchung der Sinnesleistungen mariner Säuger. (On Course to a Hair: Adapted video techniques for studies of marine mammals). IWF Medienforum: Visualization in the life sciences, 2006
  Sven Wieskotten, Lars Miersch, Wolf Hanke, Guido Dehnhardt
  
• Hearing thresholds and acoustic environment of freshwater fish. Workshop Neurobionics Bonn-Köln-Aachen, 2006
  A. Rüter, J. Koop, W. Hanke and H. Bleckmann
  
• Behavioral discrimination of differentiy sized hydrodynamic trails in a harbor seal (Phoca vitulina). 17th Biennial Conference on the Biology of Marine Mammals, Cape Town, South Africa, Nov. 29 - Dec. 12, 2007
  S. Wieskotten, L. Miersch, W. Hanke & G. Dehnhardt
  
• Electroreception in the dolphin Solatia guianensis. 100. Annual Meeting of the German Zoological Society, Cologne, 2007
  A. Liebschner, W. Hanke, L. Miersch, & G. Dehnhardt
  
• Fish Schooling: 3D Kinematics and Hydrodynamics. Society for Comparative and Integrative Biology, Phönix, Arizona, 2007
  W. Hanke and G. V. Lauder
  
• Messung hydrodynamischer Interaktionen in Fischschwärmen mit Hochgeschwindigkeits-Scanning-PIV. 15. Fachtagung der Deutschen Gesellschaft für Laseranemometrie GALA e. V., Rostock, 2007
  W. Hanke & G. V. Lauder
  
• Numerical and experimental investigation of the fish lateral line canal. 5th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena, Munich, Aug. 27-29 2007
  C. Barbier, A. Pillapakkam, J.A.C. Humphrey, A. Rüter, B. Otto, W. Hanke & H. Bleckmann
  
• The impact of glide phases on the trackability of hydrodynamic trails in harbor seals (Phoca vitulina). 100. Annual Meeting of the German Zoological Society, Cologne, 2007
  S. Wieskotten, W. Hanke, B. Mauck, L. Miersch & G. Dehnhardt
  
• Three-dimensional kinematics and hydrodynamics in eight species of schooling teleosts. International Congress of Neurothology, Vancouver, Canada, 2007
  W. Hanke and G. V. Lauder
  
• Tracking of biogenic hydrodynamic trails in harbour seals (Phoca vitulina). J. Exp. Biol. 210,781-787 (2007)
  N. Schulte-Pelkum, S. Wieskotten, W. Hanke, G. Dehnhardt & B. Mauck
  
• Flow measurements during the multimodal communication in Hawaiian butterfly fish. 16. Annual Conference of the German Association for Laser Anemometry, Karlsruhe, 2008. ISBN 978-3-9805613-4-1
  W. Hanke, K. Boyle & T. C. Tricas
  
• Hydrodynamics of schooling in eight species of teleosts investigated with Particle Image Velocimetry. Annual Meeting of the Society for Comparative and Integrative Biology (SICB), Austin, Texas, 2008
  W. Hanke and G. V. Lauder
  
• Optokinetic nystagmus in Harbour seals (Phoca vitulina). Vision Research 48, 304-315 (2008)
  F. D. Hanke, W. Hanke, K.-P. Hoffmann & G. Dehnhardt
  
• Fish schooling: Measurements of Flow, School Structure, and Tail Beat Frequency. Annual Meeting of the Society for Comparative and Integrative Biology (SICB), Boston, MA, 2009
  W. Hanke and G. V. Lauder