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News: Wie ein Fisch im Wasser

Das Seitenlinienorgan der Fische könnte bei der Navigation von Tiefseerobotern helfen.
Künstliche Cilien
Warum das Rad zweimal erfinden, wenn die Natur zeigt, wie man es macht? So könnte das Seitenlinienorgan der Fische helfen, Roboter durch die Tiefsee fahren zu lassen. Jenes Organ verläuft rechts und links entlang des Fischkörpers und ist auch mit bloßem Auge als feine Linie zu erkennen.

Unter dem Mikroskop offenbart sich die Seitenlinie als ein System aus tausenden kleiner Haare, von denen jedes einzelne in eine Nervenzelle mündet. Bewegt sich der Fisch auf ein Hindernis zu - oder ein Räuber auf den Fisch - registrieren die Tasthaare die veränderte Strömung. So finden Fische auch dort den Weg oder fliehen vor Räubern, wo die Sicht gleich Null ist oder das Tageslicht nicht hinreicht.

Was Fischen nützt, das könnte auch Unterwasserrobotern dienlich sein, dachten sich Zhifang Fan von der University of Illinois und seine Mitarbeiter, und bildeten das Seitenlinienorgan im Labor nach. Dazu stellten die Forscher zunächst auf einer Unterlage aus Siliciumdioxid einen winzigen Piezowiderstand her und bedampften das Bauteil mit einer dünnen Metallschicht, der auf fotolithografischem Wege eine Struktur aufgeprägt wurde. Auf diese Weise entstanden aus der Metallschicht 820 Mikrometer lange Zungen.

Im nächsten Schritt legten die Wissenschaftler über dem Bauteil ein Magnetfeld an und bogen so diese Zungen zu den "Tasthaaren" oder Cilien hoch - und zwar bis zu 100 Stück pro Quadratmillimeter.

Was bei den Fischen die Nervenzellen sind, ist bei diesem Sensor der Abknickpunkt der Zungen, der wie ein Gelenk wirkt, dessen Bewegungen den Piezowiderstand verändern. Die Widerstandsänderungen sind also direkte Folge der Cilienbewegungen. Während die Signalverarbeitung bei Fischen im Gehirn erfolgt, wertet bei dem künstlichen Sensor ein Computer die Widerstandssignale aus und erstellt ein dreidimensionales Bild der Strömungsverhältnisse.

Schon interessieren sich die Meeresforscher für die Arbeiten von Zhifang Fan und seiner Mitarbeiter. Allerdings nicht nur, um das System für die Navigation von Tiefseerobotern nutzen, sondern auch um das Seitenlinienorgan der Fische besser zu verstehen.

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