Verbesserte Räuber-Detektion mittels Rotfluoreszenz bei einem kleinen Beutefisch

• Antragsteller: Professor Dr. Nicolaas K. Michiels
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 529947214

Seit Jahren untersuchen wir die Möglichkeit, dass kleine, bodenbewohnende Fische ihre Augen nutzen, um Sonnenlicht umzulenken und ihre unmittelbare Umgebung über Entfernungen von wenigen Zentimetern zu beleuchten. Wir vermuten, dass dies ihre Fähigkeit verbessert, Beute oder Räuber aufzuspüren, und nennen diese Form der aktiven Wahrnehmung "aktive Lichtortung". Zuvor konnten wir zeigen, dass unsere Modellart, der Dreiflossler Tripterygion delaisi, Sonnenlicht mit seinen Augen aktiv seitlich reflektiert. Dieser Effekt erwies sich in geringere Tiefen (~ 10 m) als stark genug, um ein retroreflektierendes Leuchten in der Pupille des Skorpionfisches Scorpaena porcus, einem kryptischen, Lauerjäger, hervorzurufen. Verhaltensexperimente und Modellrechnungen legen nahe, dass Dreiflossler diese Reflexion in der Pupille des Räubers über Entfernungen von 7-12 cm wahrnehmen können und somit auf Abstand bleiben. Frühere Experimente haben zudem gezeigt, dass Dreiflossler die Häufigkeit von bobbing (= wiederholtes Heben und Senken des Kopfes) erhöhen, wenn sie einen Skorpionfisch sehen im Vergleich zu harmlosen Stimuli. Dies ermöglicht es, bobbing als Maß für eine Art „zögerndes Einschätzen“ zu verwenden. In diesem Projekt untersuchen wir, ob neben Lichtreflexion auch rote Fluoreszenz für eine lokale Beleuchtung genutzt werden kann. Die Iris von T. delaisi fluoresziert stark. Im flachen Wasser ist dies unauffällig, aber in Tiefen unterhalb 20 m sticht die Rotfluoreszenz bei dem schwachen und diffusen, blaugrünen Umgebungslicht stark heraus. Ein Experiment mit 122 Dreiflossler in 2022 zeigte, dass bei visueller Betrachtung eines Drachenkopfes durch einen neutralen Filter (alle Wellenlängen werden durchgelassen) Dreiflossler mehr bobbing zeigten als durch einen Filter der Rottöne blockiert. Die Reaktion auf einen Stein, der als Kontrolle diente, war wesentlich schwächer, unabhängig von der Filterbehandlung. In einem Folgeexperiment, und Gegenstand dieses Antrags, wollen wir nun speziell prüfen, ob es die Augen eines Drachenkopfes sind, die diesen Effekt hervorrufen, wie implizit angenommen. In einem ähnlichen Versuchsaufbau werden wir Dreiflossler mit 3D-gedruckten Skorpionfischmodellen konfrontieren, die mit einem künstlichen Auge ausgestattet sind, das entweder retroreflektierend ist oder nicht. Wir gehen davon aus, dass Dreiflossler am stärksten auf das Modell mit einer retroreflektierenden Pupille reagieren. Ein dritter visuelle Stimulus wird ein lebender Skorpionfisch sein, um bestätigen zu können, dass die Filterbehandlung im ersten Experiment reproduzierbar ist, und um zu beurteilen, wie die Reaktion auf ein retroreflektierendes Auge im Vergleich zu der auf einen lebenden Skorpionfisch unter den beiden Filterbehandlungen ist. Mit dem Ansatz hoffen wir, weitere Hinweise dafür zu liefern, dass das Vorhandensein eines retroreflektierenden Auges ein wichtiger Faktor für die differenzierte Reaktion von Dreiflosslern auf visuelle Stimuli darstellt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen