Be­we­gungs­mus­ter der Fi­sche für Schiffs­an­trieb nut­zen

Rheinische Post Goch - - Wissen / Roman - VON ECK­ART GRA­NITZA

BONN Wer könn­te sich wohl ef­fek­ti­ver und ele­gan­ter durch das Ele­ment Was­ser be­we­gen als die dort seit Jahr­mil­lio­nen le­ben­den Fi­sche? Sie ha­ben im Lau­fe der Evo­lu­ti­on die kraftspa­rends­ten An­triebs­me­cha­nis­men ent­wi­ckelt, die im Was­ser mög­lich sind. Des­halb ha­ben Zoo­lo­gen der Uni­ver­si­tät Bonn Fo­rel­len in ei­nem Strö­mungs­ka­nal ge­filmt und ih­re Be­we­gungs­ko­or­di­na­ten auf dem Com­pu­ter drei­di­men­sio­nal dar­ge­stellt. So wol­len sie hin­ter das Ge­heim­nis der kraft­vol­len Schwimm­be­we­gun­gen des Fi­sches kom­men.

„Je nach Fi­sch­art und Er­for­der­nis­sen kön­nen die Be­we­gungs­mus­ter der Fi­sche zu ho­her Ma­nö­vrier­bar­keit, star­ken Be­schleu­ni­gun­gen oder aus­dau­ern­den Wan­de­run­gen im Was­ser be­fä­hi­gen“, er­klärt der Bon­ner Zoo­lo­ge Pro­fes­sor Horst Bleck­mann. Die Be­ob­ach­tun­gen der Bon­ner Wis­sen­schaft­ler um Bleck­mann sind be­ein­dru­ckend: Schon bei ei­ner ein­fa­chen, in re­gel­mä­ßi­gen Wel­len ver­lau­fen­den so­ge­nann­ten la­mi­na­ren Strö­mung ist es er­staun­lich, wie we­nig Mus­kel­kon­trak­ti­on und da­mit Ener­gie die Fo­rel­le beim Schwim­men ver­braucht.

In Flüs­sen und Bä­chen gibt es aber häu­fig kei­ne rei­ne la­mi­na­re Strö­mung, son­dern es lie­gen dort St­ei­ne, Äs­te oder Baum­stäm­me, die wie Hin­der­nis­se wir­ken und in ih­rem Rück­raum Strö­mungs­wir­bel ver­ur­sa­chen. Um die­sem na­tür­li­chen Le­bens­raum der Fo­rel­le so na­he wie mög­lich zu kom­men, ha- ben die Bon­ner Wis­sen­schaft­ler ei­nen Zy­lin­der in den Strö­mungs­ka­nal ge­setzt, der eben­so als Hin­der­nis fun­giert. Das Er­geb­nis ist ver­blüf­fend: Mit­tels ih­rer Kör­per­stel­lung und Be­we­gung nutzt die Fo­rel­le die ent­ste­hen­den Strö­mungs­wir­bel so op­ti­mal aus, dass sie da­bei bis zu 95 Pro­zent ih­rer Be­we­gungs­en­er­gie ein­spa­ren kann.

Die­ses ur­al­te Wis­sen der Fi­sche ha­ben sich der Bio­lo­ge Bern­hard Köh­ler und die Phy­sikin­ge­nieu­rin Brit­ta Abé von der Tech­ni­schen Uni­ver­si­tät Darm­stadt bei der Kon­struk­ti­on ih­res Fi­sch­ro­bo­ters „Smo­ky” zu­nut­ze ge­macht. Der künst­li­che Fisch macht ähn­li­che Be­we­gun­gen wie ein ech­ter: Wäh­rend sich Kopf und Mit­tel­stück nur we­nig be­we­gen, be­wegt sich das Hin­ter­teil mit sei­ner Flos­se in weit aus­ho­len­den Schwin­gun­gen. Das Ziel der Darm­städ­ter In­ge­nieu­re: Sie wol­len das Be­we­gungs­mus­ter der Fi­sche für ei­nen Schiffs­an­trieb nut­zen, der statt ei­ner Schrau­be ei­ne künst­li­che Hin­ter­flos­se, die so­ge­nann­te Schlag­flos­se, be­nut­zen soll. „Da­für ha­ben wir von Ser­vo­mo­to­ren an­ge­trie­be­ne Seg­men­te kon­stru­iert, die wir hin­ter­ein­an­der auf ei­nem Schlauch an­ge­ord­net ha­ben, der so­zu­sa­gen als Wir­bel­säu­le dient. Die Seg­men­te mit den Ser­vo­mo­to­ren ver­dre­hen sich ge­gen­ein­an­der und er­zeu­gen so ei­ne Wel­le, die über den Kör­per läuft und da­mit die schlän­geln­de Be­we­gung des Fi­sches nach­ahmt“, er­klärt Abé.

Um her­aus­zu­fin­den, wel­ches Be­we­gungs­mus­ter sich am bes­ten für ei­nen der­ar­ti­gen An­trieb eig­net, tes­ten die Darm­städ­ter For­scher un­ter­schied­li­che Schwimm­tech­ni­ken in ei­nem Ka­nal. „Nach al­len bis­he­ri­gen wis­sen­schaft­li­chen Er­kennt­nis­sen und Pu­bli­ka­tio­nen wür­de ein Fisch­flos­sen­an­trieb viel we­ni­ger Ener­gie als ei­ne Schiffs­schrau­be ver­brau­chen“, sagt Bern­hard Köh­ler. Au­ßer der enor­men Ener­gie­ein­spa­rung hat ein Schlag­flos­sen­an­trieb aber noch ei­nen wei­te­ren gro­ßen Vor­teil: Er ist deut­lich um­welt­freund­li­cher als ei­ne Schiffs­schrau­be. Die Schrau­ben zer­ha­cken oft Was­ser­tie­re und -pflan­zen. Dar­über hin­aus wühlt der ro­tie­ren­de Was­ser­wir­bel der Schiffs­schrau­ben die Se­di­men­te der­ma­ßen auf, dass die dort oft ab­ge­la­ger­ten Gift­stof­fe wie­der ins Was­ser ge­lan­gen – und im Ex­trem­fall ein mas­sen­haf­tes Fisch­ster­ben aus­lö­sen kön­nen.

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