Verdeckte elektronische Überwachung

Wir haben von Edward Snowden erfahren, dass die US-amerikanische National Security Agency eine große Anzahl elektronischer Kommunikationsmittel ausspioniert. Aber wir Menschen haben keine verdeckte Überwachung von elektrischen Signalen erfunden.

Alle Tiere müssen ihre Nachbarn im Auge behalten, die Freund oder Feind sein können (oder auf der Abendkarte). Einige Tiere sind auf sichtbare Signale angewiesen, die für alle Arten verfügbar sind, wie zum Beispiel Anblicke und Geräusche, während andere verdeckte Signale verwenden, die für die meisten Arten unsichtbar sind.

Quelle: Sébastien Lavoué, Masaki Miya, Matthew E. Arnegard, John P. Sullivan, Carl D. Hopkins und Mutsumi Nishida / PLOS ONE, 2012 / CC BY

Schwache elektrische Fische (auch Messerfische genannt), die in schlammigen Gewässern leben und oft nachts jagen, nutzen eine verdeckte elektrische Überwachung. (Diese Fische unterscheiden sich von stark elektrischen Fischen, wie elektrische Aale, die ihre Beute mit extrem hohen Spannungen betäuben.) Sie erzeugen ein elektrisches Feld um ihren Körper herum. Dieses Feld ist zu schwach, um etwas zu beschädigen oder sogar von den meisten Arten entdeckt zu werden. Andere Tiere in der Umgebung verändern unwissentlich das elektrische Feld des Fisches, nur weil sie gute elektrische Leiter sind, weil sie größtenteils mit Salzwasser gefüllt sind. Die schwach elektrischen Fische erkennen diese elektrischen Störungen mithilfe einer Reihe von elektrischen Sensoren, die ihre Haut bedecken (Video). Die Sensorsignale fließen in eine Karte der Umgebung ein, die in ihrem Gehirn in derselben Mittelhirnstruktur erzeugt wird wie andere Wirbeltiere visuelle, auditive und somatosensorische Karten der Nachbarschaft. Eine geeignete Aktivierung von Neuronen innerhalb dieser Karte löst geeignete Verhaltensweisen aus, wie das Angreifen von Beutetieren, die Flucht vor einem Raubtier oder das Zirpen eines Grußes an einen potenziellen Partner.

Quelle: Carl D. Hopkins; Abteilung für Neurobiologie und Verhalten, Cornell University, Ithaca, NY / CC BY 3.0

Schwach strombetriebene Fische geraten jedoch in ein potentielles Problem, wenn andere Arten in der Nähe sind: Sie können sich gegenseitig stören. Um dieses Problem zu vermeiden, hebt oder senkt jeder Fisch seine eigene Frequenz, um sich von der Frequenz des Nachbarn zu unterscheiden (siehe Foto). Dies erfordert, dass sie wissen, ob der Nachbar eine höhere oder niedrigere Frequenz verwendet. Wie das Gehirn funktioniert, wurde größtenteils im Labor von Walter Heiligenberg ausgearbeitet und ist jetzt vielleicht der am besten verstandene Wirbeltier-Gehirnkreislauf für jedes Verhalten.

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Die einzelnen Gehirnzellen, die die elektrischen Störungen durch einen anderen Fisch erkennen, sind ungenau und unzuverlässig. Sie können einen Fisch täuschen, indem Sie nur einen kleinen Teil seiner Haut dem elektrischen Signal aussetzen. Aber wenn diese unpräzisen Neuronen als eine große Population zusammenwirken – was Heiligenberg eine Demokratie der Neuronen nannte -, stimmen sie zuverlässig für die richtige Antwort, mit einer Präzision, die zu den besten eines jeden Tieres und jeder Art von Sinneswahrnehmung gehört.

Früher dachte man, dass stark elektrische Fische wie elektrische Aale Hochspannungselektrizität nur zur Betäubung von Beute nutzen, nicht zur Überwachung. Aber Kenneth Catania entdeckte kürzlich, dass elektrische Aale auch Hochspannungssignale verwenden können, um elektrische Leiter (wie Beute) im umgebenden Wasser (Video) zu finden. Sie können sogar dazu gebracht werden, anstelle eines Fisches einen leitfähigen Kohlenstoffstab zu schlagen (Video). Zusätzlich untersuchen die Aale potentielle Beuteverstecke, indem sie ein schnelles Paar starker elektrischer Impulse im Versteck abschießen. Diese Impulse aktivieren, wie eine Fernbedienung, direkt alle Muskeln der Beute, um sich maximal zu kontrahieren, was zu einem starken Zucken des gesamten Körpers der Beute führt und die Anwesenheit der Beute dem Aal enthüllt.

Dies wird gefolgt von einem anhaltenden Strom von starken elektrischen Impulsen, die die Beute betäuben, und das Abendessen wird serviert.

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