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Delfine nehmen elektrische Felder wahr: Forschungsergebnis aus dem Tiergarten

Delfine spüren elektrische Felder im Wasser: Zu diesem zentralen Ergebnis ist Dr. Tim Hüttner, Biologe und wissenschaftlicher Mitarbeiter beim Verein der Tiergartenfreunde Nürnberg e.V., in seiner Doktorarbeit gekommen. Hüttner hat die sogenannte Elektrorezeption bei Großen Tümmlern mit insgesamt vier Delfinen aus Nürnberg erforscht. Der elektrische Sinn könnte den Delfinen sowohl dabei helfen, ihre Beute im Sand aufzuspüren,als auch dabei, sich im Meer zurechtzufinden.

Die Ergebnisse seiner langjährigen Studie, die er in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Guido Dehnhardt, Lehrstuhl für Sensorische und kognitive Ökologie an der Universität Rostock, durchgeführt hat, wurde nun in der Zeitschrift „Journal of Experimental Biology“ veröffentlicht und sorgt seither weltweit für Aufsehen.

Dass Große Tümmler einen scharfen Gehörsinn und ein außergewöhnliches Sehvermögen haben, ist bereits bekannt. Dass sie auch elektrische Felder wahrnehmen können, ist neu. „Mit ihrem Elektrosinn können Delfine zum Beispiel die von Fischen erzeugten elektrischen Felder spüren. Das könnte ihnen helfen, im Sand vergrabene Beutetiere aufzuspüren. Zum anderen könnte ihnen die Wahrnehmung des Erdmagnetfelds auch helfen, sich im Meer zu orientieren“, sagt Hüttner, der Erstautor der Studie ist.

Elektrische Wahrnehmung über Grübchen

Doch wie funktioniert diese Wahrnehmung? Delfine werden mit Schnurrhaaren geboren. Sie befinden sich in zwei schmalen Reihen von Härchen entlang ihrer schnabelartigen Schnauzen und sind mit den berührungsempfindlichen Tasthaaren von Robben vergleichbar. Bei Delfinen fallen sie schon bald nach der Geburt aus - übrig bleiben nur die haarlosen Grübchen, die sogenannten Vibrissengruben.

Erste Hinweise darauf, dass die Grübchen eine Funktion haben, lieferten Untersuchungen von Prof. Dr. Guido Dehnhardt mit einem Sotalia-Delfin aus dem Zoo Münster im Jahr 2012: Bei ihrer ersten genauen Betrachtung stellten Prof. Dr. Dehnhardt und seine Kollegen fest, dass die verbliebenen Gruben den Sinnesorganen ähneln, die es Haien ermöglichen, elektrische Felder zu erkennen. Ein Verhaltensversuch mit einem Sotalia-Delfin bestätigte diese Vermutung.

Training und Forschung mit Großen Tümmlern im Tiergarten

Um nun herauszufinden, ob und wie empfindlich auch Große Tümmler mit Hilfe der Grübchen auf die elektrischen Felder reagieren, arbeiteten Prof. Dr. Dehnhardt und Dr. Hüttner mit Dr. Lorenzo von Fersen, Kurator für Forschung und Artenschutz im Tiergarten Nürnberg, und dem Biologen Lars Miersch von der Universität Rostock zusammen.

Zunächst testeten die Experten die Empfindlichkeit der beiden Delfinweibchen Donna und Dolly gegenüber verschiedenen elektrischen Feldern. Dafür brachten sie den Tieren gemeinsam mit Armin Fritz, Delfinpfleger und Revierleiter im Tiergarten Nürnberg, zunächst bei, unter Wasser in eine Apparatur zu schwimmen und ihren Schnabel auf eine dafür vorgesehene Station zu legen.

Wie alle anderen Trainings im Tiergarten funktionierten auch diese mittels sogenannter positiver Verstärkung: Die Tiere arbeiten freiwillig mit und werden mit einer Belohnung dazu animiert, die gewünschten Übungen auszuführen.

So lernten die Tiere Schritt für Schritt, die Apparatur wieder zu verlassen, wenn sie ein elektrisches Gleichstromfeld gespürt hatten, das von Elektroden direkt über der Schnauze des Delfins erzeugt wurde. Das Team verringerte das elektrische Feld schrittweise von 500 auf 2 Mikrovolt pro Zentimeter (μV/cm) und verfolgte, wie zuverlässig die Delfine auf abgeschwächte elektrische Felder reagierten.

Die Forscher waren beeindruckt: Donna und Dolly reagierten gleichermaßen empfindlich auf die stärksten Felder und verließen die Apparatur fast jedes Mal richtig. Erst als die elektrischen Felder schwächer wurden, wurde deutlich, dass Donna etwas empfindlicher war. Während Dolly Felder bis zu einer Stärke von 5,5 μV/cm wahrnehmen konnte, nahm Donna noch Signale mit einer elektrischen Feldstärke von 2,4 μV/cm wahr.

Hilfe bei der Nahrungssuche bei der Orientierung im Ozean

Dieser neu entdeckte Sinn hat viele Vorteile: „Die Fähigkeit, derart schwache elektrische Felder wahrzunehmen, kann den Delfinen bei der Nahrungssuche helfen. Sie können die Position des versteckten Fisches zentimetergenau erfassen, bevor sie nach ihm schnappen“, so Dr. Hüttner. Prof. Dr. Dehnhardt ergänzt: „Darüber hinaus haben uns die Ergebnisse mit einer zweiten Delfinart ermutigt, die Anwendbarkeit dieser sensorischen Fähigkeit breiter zu diskutieren und die Magnetfeldorientierung ins Spiel zu bringen“.

Denn sobald sich ein leitender Körper durch ein Magnetfeld bewegt, entsteht Strom, der um den Körper herumfließt - und wie Dr. Hüttner und Prof. Dr. Dehnhardt nun herausgefunden haben, können Delfine diesen mit ihren sehr empfindlichen Vibrissengruben messen. „Die Elektrorezeption kann deshalb die Orientierung von Zahnwalen am Erdmagnetfeld zu erklären“, sagt. Prof. Dr. Dehnhardt.

Je schneller die Tiere über ein schwaches Magnetfeld schwimmen, desto stärker der nachweisbare elektrische Strom, den sie entlang ihres Körpers erzeugen. „Delfine, die mit einer normalen Geschwindigkeit von zehn Metern pro Sekunde durch schwache Bereiche des Erdmagnetfelds schwimmen, könnten einen nachweisbaren elektrischen Strom von 2,5 μV/cm entlang ihres Körpers erzeugen“, erklärt Prof. Dr. Dehnhardt. Das Erdmagnetfeld ist nicht überall gleich stark. Nutzen die Delfine ihren Elektrosinn, können sie diese unterschiedlichen Gebiete (wieder-) erkennen und sich so orientieren.

„Zoos als Forschungseinrichtung unerlässlich“

Hinweise, dass Wale und Delfine einen Magnetsinn haben, gibt es schon lange. So kommt es oft in Gebieten mit Störungen im Erdmagnetfeld zu Massenstrandungen von kleinen Walarten. Eine Erklärung, wie Wale und Delfine das Erdmagnetfeld wahrnehmen könnten, fehlte aber bisher. Durch die hervorragenden Forschungsmöglichkeiten, die zoologische Gärten wie der Tiergarten Nürnberg bieten, hat sich das nun geändert.

Dr. von Fersen, ebenfalls Co-Autor der Studie, sagt: „Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass es selbst bei einer so gut erforschten Tierart wie dem Großen Tümmler noch immer offene Fragen gibt. Derart spezifische und komplexe Fragestellungen können wir nur unter kontrollierten Bedingungen untersuchen. Für die Forschung sind Einrichtungen wie Zoos unerlässlich.“

Die Forschungsergebnisse aus dem Tiergarten Nürnberg von Dr. Tim Hüttner und seinen Kollegen werden weltweit in den Medien besprochen. Hier beispielhaft:

El País (Spanien)

The Science Times (USA)