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Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass Haie das Erdmagnetfeld zum Navigieren verwenden | Wissenschaft

by drbyos
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Jedes Jahr im Dezember machen sich weiße Haie, die vor der kalifornischen Küste schwimmen, auf den Weg zu einem mysteriösen Ort mitten im Pazifik, ungefähr auf halber Strecke zu den hawaiianischen Inseln. Die Haie reisen ungefähr 1.000 Meilen zum sogenannten White Shark Cafe. Tracking-Daten haben gezeigt, dass ihre Routen bemerkenswert direkt sind, wenn man bedenkt, dass ihre Wege scheinbar ohne Merkmale über den offenen Ozean verlaufen. Tigerhaie, Lachshaie und mehrere Arten von Hammerhaien machen Jahr für Jahr lange Reisen zu und von bestimmten Orten.

Pete Klimley, ein pensionierter Haiforscher, der an der University of California in Davis gearbeitet hat, bezeichnet die Fähigkeit einiger Tiere, Orte auf der ganzen Welt zu lokalisieren, als „eines der großen Geheimnisse des Tierreichs“.

Jetzt neue Forschungsergebnisse heute in der Zeitschrift veröffentlicht Aktuelle Biologie bietet neue Unterstützung für eine langjährige Hypothese, dass Haie das Erdmagnetfeld nutzen, um während ihrer Fernwanderungen zu navigieren. Wissenschaftler fingen Haie mit Haube vor der Küste Floridas und steckten sie in einen Tank, der von Kupferdrähten umgeben war, die die Magnetfelder simulierten, die Haie an Orten erleben würden, die Hunderte von Kilometern von ihren Heimatgewässern entfernt sind. In einem Schlüsseltest wurden die Haubenköpfe dazu verleitet zu glauben, sie befänden sich südlich ihrer üblichen Ziele, und als Reaktion darauf schwammen die Haie nach Norden.

Eisen und andere Metalle im geschmolzenen Erdkern erzeugen elektrische Ströme, die ein Magnetfeld erzeugen, das den Planeten umgibt. Der Nord- und Südpol haben entgegengesetzte magnetische Signaturen und unsichtbare Magnetismuslinien zwischen ihnen. Die Idee, dass Haie durch Erfassen dieser Felder navigieren können, beruht auf der Tatsache, dass der Geomagnetismus der Erde nicht gleichmäßig verteilt ist. Zum Beispiel ist der Magnetismus des Planeten in der Nähe der Pole am stärksten. Wenn Haie die subtilen Störungen des Erdmagnetfelds irgendwie erkennen können, können sie möglicherweise herausfinden, in welche Richtung sie gehen und sogar ihre Position.

Es ist bekannt, dass Haie spezielle Rezeptoren haben – winzige mit Gelee gefüllte Gruben, sogenannte Ampullen von Lorenzini, die sich um ihre Nase gruppieren -, die Spannungsänderungen in der Umgebung wahrnehmen können. Theoretisch könnten diese Elektrorezeptoren, mit denen normalerweise die elektrischen Nervenimpulse der Beute erfasst werden, das Erdmagnetfeld aufnehmen. Frühere Experimente haben gezeigt, dass Haie auf die eine oder andere Weise tatsächlich Magnetfelder wahrnehmen und darauf reagieren können. Es ist jedoch eine andere Sache, herauszufinden, ob Haie sie zum Navigieren über große Entfernungen oder als eine Art Karte verwenden können.

Um zu testen, ob Haie das Erdmagnetfeld nutzen können, um sich zu orientieren, fingen die Forscher 20 etwa zwei Fuß lange Haubenhaie vor Floridas Golfküste an einem Ort namens Turkey Point Shoal. Bonnetheads sind eine kleine Hammerkopfart, von der bekannt ist, dass sie Hunderte von Kilometern zurücklegt und dann jedes Jahr zu denselben Flussmündungen zurückkehrt, in denen sie geboren wurden, um zu brüten.

Der Forscher Bryan Keller hält einen gefangenen Hai.

(Colby Griffiths)

Die Auswahl einer kleinen Art war entscheidend, sagt Bryan Keller, Meeresbiologe an der Florida State University und Hauptautor der Studie, da er und seine Co-Autoren die Haie in einen Tank legen und dann eine Struktur aufbauen mussten, die elektromagnetische Felder erzeugen konnte Sie konnten sowohl horizontal als auch vertikal um die Haie herum manipulieren.

Aus zwei mal vier Schnittholz und vielen Fuß Kupferdraht, die an zwei einstellbaren Stromversorgungen befestigt waren, stellte das Team einen etwa zehn Fuß breiten Würfel her, der Magnetfelder mit variablen Polen und unterschiedlicher Intensität erzeugen konnte. Auf diese Weise konnte das Team die geomagnetischen Bedingungen von drei verschiedenen Orten auf der Erde nachahmen, um zu sehen, wie sich jeder auf das Verhalten der Haie auswirkte.

Die drei magnetischen Orte, denen die Haie ausgesetzt waren, bestanden aus dem Ort, an dem sie gefangen wurden (Kontrollbehandlung), einem Ort etwa 370 Meilen nördlich von dem Ort, an dem sie gefangen wurden (nördliches Szenario) und einem Ort 370 Meilen südlich (südliches Szenario) wo sie gefangen wurden.

Wie die Forscher erwartet hatten, zeigten die Haubenköpfe, als sie in Magnetfeldern mit einer ähnlichen Intensität und Anordnung wie in ihrem Heimatbereich platziert wurden, keine offensichtliche Präferenz dafür, in ihrem Tank in eine Richtung gegenüber einer anderen zu schwimmen.

Als nächstes simulierte das nördliche Szenario etwas, das kein Hai jemals in freier Wildbahn erleben würde: die magnetischen Bedingungen von Tennessee. Dieser Test zielte darauf ab herauszufinden, ob sich die Haie in einem völlig unnatürlichen geomagnetischen Kontext, den sie niemals erlebt hätten, an ihrem Zuhause orientieren könnten. Leider zeigten die Bewegungen der Haie in der nördlichen Behandlung keine statistisch signifikante Richtung. Keller sagt, dass dieses Nicht-Ergebnis nicht sonderlich überraschend war, da die Haubenköpfe in der Natur niemals ihren Weg von Tennessee nach Hause finden müssten.

Aber im südlichen Szenario, in dem die Magnetfelder so angepasst wurden, dass sie sich einem Ort etwa 100 Meilen westlich von Key West annäherten, neigten die Haie dazu, sich nach Norden zu orientieren – nach Hause.

„Um sich nach Hause zu orientieren, müssen diese Haie einen magnetischen Kartensinn haben“, sagt Keller. “Wenn ich dich mitten ins Nirgendwo bringe, könntest du nicht auf dein Haus zeigen, wenn du nicht wüsstest, wo du in Bezug darauf bist, und das ist ein Kartensinn.”

Klimley, der nicht an der Arbeit beteiligt war und einer der Vorläufer der Vorstellung ist, dass Haie Geomagnetismus zum Navigieren verwenden, sagt, dass die Experimente „zeigen, dass wenn Sie Haien eine magnetische Umgebung geben, die sich von der unterscheidet, die die Haie in ihrem Heimatgebiet haben, Sie werden nach Hause fahren. “

Andere Forscher sind jedoch nicht davon überzeugt, dass das Wort „Karte“ geeignet ist, die offensichtliche Fähigkeit der Haie zu beschreiben, sich durch Erkennung von Magnetfeldern zu orientieren.

“Dies ist eine gute Studie, aber was ich nicht kaufe, ist, dass sie die Verwendung einer magnetischen Karte demonstriert”, sagt James Anderson, ein Forscher, der die sensorischen Systeme von Haien an der California State University in Long Beach untersucht und nicht an der Studie beteiligt war Papier. Laut Anderson zeigt Kellers Studie, dass sich Haubenköpfe an der Heimat orientieren könnten, fügt jedoch hinzu: „Eine magnetische Karte impliziert, dass das Tier nicht nur weiß, wo es ist und wohin es geht, sondern auch sein Endziel – zum Beispiel:„ Ich muss für 500 nach Norden gehen Meilen, um zum Seamount X zu gelangen. ‘ Und ich bin mir nicht sicher, ob sie das hier gezeigt haben. “

Das Papier stützte sich auch auf seine Erkenntnisse zur magnetisch gesteuerten Navigation von Haien aus dem Erbgut verschiedener Teilpopulationen von Haubenköpfen, die entlang des Golfs von Mexiko und der Atlantikküste Floridas verstreut sind. Keller und seine Co-Autoren berechneten den genetischen Abstand zwischen mehr als zehn Populationen von Haubenköpfen anhand von DNA-Proben.

Wenn Populationen durch eine Barriere wie physische Entfernung oder ein Hindernis getrennt sind, das sie daran hindert, sich zu vermischen und miteinander zu vermehren, häufen sich genetische Unterschiede im Laufe der Zeit an und führen letztendlich zu einer zunehmend divergierenden DNA.

Als Keller und seine Co-Autoren die mitochondriale DNA der Haubenköpfe untersuchten, die nur von der Mutter des Individuums geerbt wird, stellte das Team fest, dass die physische Entfernung und die Temperaturunterschiede nicht die beste statistische Erklärung für die genetischen Entfernungen liefern, die sie zwischen den Populationen sahen . Stattdessen neigten die Populationen mit den größten genetischen Abständen dazu, Heimatgebiete zu haben, die auch sehr unterschiedliche magnetische Signaturen hatten.

Da weibliche Haubenköpfe zu derselben Mündung zurückkehren, in der sie geboren wurden, um zu gebären, und weil mitochondriale DNA nur von Mutterhaien geerbt wird, stützen diese Ergebnisse die Idee, dass das Gefühl dieser Frauen, sich wie zu Hause zu fühlen, teilweise durch lokale Magnetfelder definiert werden kann .

„Dies unterstreicht die Möglichkeit, dass Frauen Welpenplätze wählen, die teilweise auf magnetischen Signaturen beruhen“, sagt Keller.

Der Forscher des Weißen Hais, Salvador Jorgensen vom Monterey Bay Aquarium, glaubt, dass die Feststellung, dass Haie die Magnetfelder der Erde zum Orientieren und Navigieren verwenden, wahrscheinlich für die Mehrheit der Haiarten gilt, einschließlich der großen, zahnigen Arten, die er untersucht. “Ich bin fasziniert von dieser Studie, weil wir die gleichen Personen erkennen, die 15 bis 20 Jahre lang punktgenau zu denselben Robben-Rookeries an der Küste Zentralkaliforniens zurückkehren”, sagt Jorgenson, der nicht an der Zeitung beteiligt war. “Und das ist, nachdem wir Tausende von Kilometern zum und vom White Shark Cafe oder Hawaii gereist sind.”

Das wachsende Verständnis der Wissenschaftler, wie Haie ihre Umwelt wahrnehmen, könnte Forschern sogar eines Tages helfen, zu verstehen, ob Menschen die Navigation der Tiere blockieren oder verwirren, da die Offshore-Infrastruktur immer umfangreicher und komplexer wird.

„Eines der Dinge, die diese Arbeit wichtig machen, ist, dass sie Wellenparks und Offshore-Windparks errichten. Alle diese Projekte haben große Hochspannungskabel, die zum Ufer führen“, sagt Klimley. “Diese Kabel löschen ihre eigenen elektrischen Felder und wenn Haie so navigieren, müssen wir herausfinden, wie sich diese Unterwasserinfrastruktur auf wandernde Haie auswirken kann.”

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