Der schockierende elektrische Aal!

Philip Stoddard hatte einst ein Haustier namens Sparky. Sparky war ein Zitteraal, ein schlangenähnlicher Fisch, der unglaublich starke Stromstöße abgeben kann. Er war schlank und dunkelgrau, etwa 1,5 Meter lang und hatte winzige schwarze Augen. Stoddard, ein Zoologe an der Florida International University in Miami, hielt Sparky in einem Becken in seinem Labor.

Einen Tag fühlte er sich versucht, den Fisch zu berühren. „Er war so schön, dass ich ihn streicheln musste“, sagt er. Stoddard wusste, dass diese Aale intensive elektrische Impulse erzeugen, wenn sie bedroht werden. Aber er dachte, dass er und Sparky Freunde waren. Also griff er ins Wasser und streichelte das Tier.

Großer Fehler.

Sparky hat Stoddard sofort mit etwa 500 Volt Strom angezapft. Das ist ungefähr das Vierfache dessen, was er aus einer typischen Steckdose in einem nordamerikanischen Haus bekommen würde. Stoddards Arm schmerzte für die nächste Stunde. Er sagt, es war Sparkys Art zu sagen: „‚Denk nicht mal dran, Phil!'“

Der Zitteraal ist eine faszinierende Kreatur. Er lebt in dunklen, trüben südamerikanischen Flüssen, wie dem Amazonas. Das Tier kann nicht sehr gut sehen und es jagt nachts. Deshalb spürt er seine Beute auf, indem er schwache elektrische Impulse aussendet, die wie Radar wirken. Dann betäubt der Aal seine Beute mit starken Stromstößen und saugt das Tier in sein Maul.

Stoddard hat gesehen, wie ein Zitteraal einen ganzen Fischschwarm demoliert hat. „Er zappt sie an, und sie schwimmen alle an die Oberfläche“, sagt er. „Dann reißt er sie wie Popcorn herunter, so schnell er kann.“

In den letzten zwei Jahren hat ein Wissenschaftler mehrere verblüffende Erkenntnisse über Zitteraale veröffentlicht. Ken Catania, Biologe an der Vanderbilt University in Nashville, Tennessee, entdeckte, dass diese Tiere ihre Stromstöße nutzen, um ihre Beute an Ort und Stelle einzufrieren. Diese Aale können sogar versteckte Fische dazu zwingen, ihre Position preiszugeben.

Abschließend sagt Catania: „Alles, was ich bei diesen Tieren gesehen habe, ist erstaunlich.“

Ein sechster Sinn

Elektrische Aale gehören zu einer Gruppe von Tieren, die elektrische Fische genannt werden. Alle haben spezielle Organe, die elektrische Impulse erzeugen. Einige Arten geben nur schwache Impulse ab. Andere geben starke Pulse ab. Der elektrische Aal kann beides.

Elektrische Fische erzeugen diese Impulse mithilfe spezieller Zellen, die Elektrozyten genannt werden. Diese laufen in Reihen entlang der Körperlänge der Tiere. Diese Zellen pumpen positiv geladene Natriumatome, Ionen genannt, aus ihrem Inneren nach außen. Dann öffnen die Zellen Tore, um die Natrium-Ionen wieder hineinzulassen. Die Flut von Ionen zurück in die Zellen erzeugt einen elektrischen Impuls. Die Spannungen aller Elektrozyten in einer Reihe addieren sich. Es ist ähnlich, wie die Reihe von Batterien funktioniert, um gemeinsam eine Taschenlampe zu betreiben.

Ein elektrischer Fisch nutzt seine schwachen Impulse wie ein Radar. Diese Pulse erzeugen ein elektrisches Feld um seinen Körper. Dieses wirkt wie eine Blase aus elektrischem Strom. Wenn ein anderes Tier diesen Raum betritt, erkennt der Fisch eine Verzerrung des elektrischen Feldes. Diese Veränderung hilft ihm, die Position und Identität des anderen Tieres herauszufinden – selbst wenn das Wasser dunkel oder trüb ist. „Sie haben buchstäblich einen sechsten Sinn“, sagt James Albert. Er ist Fischbiologe an der University of Louisiana in Lafayette.

Diesen sechsten Sinn erhalten diese Fische durch Organe, die man Elektrorezeptoren nennt. Diese erkennen Veränderungen im elektrischen Feld. Elektrorezeptoren sehen aus wie kleine Gruben und bedecken den ganzen Körper der Fische.

Schwache Impulse helfen den Tieren auch bei der Kommunikation. Elektrische Fische verändern den Rhythmus und die Stärke ihrer Pulse, um verschiedene Botschaften zu senden. Diese Signale verraten anderen elektrischen Fischen viele Informationen, darunter das Geschlecht des Boten, die Art und wie aggressiv er sich fühlt.

Der starke elektrische Puls ist eine Waffe. Während eines Angriffs kann ein Fisch seine Beute Hunderte von Malen zappen. Neben dem Zitteraal können auch Fische wie der Torpedorochen und der Afrikanische Zitterwels diese intensiven Impulse abgeben.

Aber die Impulse des Zitteraals sind die stärksten von allen Zitterfischen. „Es ist legendär“, bemerkt Catania.

Freeze!

Man hat den Zitteraal lange Zeit studiert. Dennoch sind viele Rätsel geblieben.

Im Jahr 2014 wollte Catania ein Buchkapitel über diese Aale schreiben. Normalerweise studiert er die sensorischen Systeme von Tieren wie Maulwürfen, Alligatoren und Schlangen. Aber er war fasziniert von der Art und Weise, wie diese Aale elektrische Felder wahrnehmen.

So besorgte Catania einige Aale für sein Labor. „Ich hatte das Gefühl, wenn ich schon über diese Kreatur schreibe, dann wollte ich sie auch ein bisschen besser kennenlernen“, erklärt er.

Zunächst nahm er Videos von den Aalen auf, wie sie Goldfische jagten. Er sagt: „Ich dachte, was soll’s: Ich muss sehen, wenn sie einen Fisch angreifen – was passiert dann?“ Zitteraale greifen sehr schnell an. Also verwendete Catania eine Hochgeschwindigkeitskamera, die 1.000 Bilder pro Sekunde aufnahm. Dann spielte er die Aufnahmen in Zeitlupe ab.

Was er sah, überraschte ihn. Er dachte, der Goldfisch würde herumzucken, nachdem er gezappt wurde. Stattdessen erstarrte der Fisch fast sofort – innerhalb von drei Tausendstel einer Sekunde. Es war, als hätte der Aal einen Zauber ausgesprochen, der seine Beute zu Stein werden ließ.

Catania war verblüfft. „Wie ist das möglich?“, fragte er sich.

Vielleicht wirkte der Elektroschock des Aals wie ein Taser. Das ist eine Polizeiwaffe, die elektrische Pulse abgibt. Wenn die Pulse eine Person treffen, lösen sie Nervenzellen aus, die Neuronen genannt werden. Die aktivierten Neuronen lassen die Muskeln kontrahieren, so dass sich die getaserte Person nicht mehr bewegen kann.

Um seine „Tasing“-Idee zu testen, führte Catania ein Experiment durch. Er schloss einen toten Goldfisch an ein Gerät an, das die Muskelkontraktionen des Tieres aufzeichnete. Der Fisch war gerade gestorben, seine Muskeln arbeiteten also noch.

Catania wollte sehen, wie die Muskeln des Fisches auf die Impulse des Aals reagierten. Aber er wollte nicht, dass der Aal den Fisch tatsächlich frisst, denn das würde die Messungen der Muskelkontraktion verfälschen. Also setzte er den Fisch in ein Becken mit einem Aal, trennte die beiden aber durch eine Barriere. Dann fügte er einige lebende Regenwürmer in den Teil des Tanks hinzu, der dem Aal gehörte. Der Aal beschoss die Würmer mit Hunderten von starken elektrischen Impulsen. Die Impulse durchdrangen die Barriere und erreichten den toten Fisch.

Genau wie Catania erwartet hatte, zogen sich die Muskeln des Goldfisches zusammen, sobald der Aal begann, Impulse abzugeben. Es sah so aus, als wäre seine Vermutung richtig gewesen. Die elektrische Explosion wirkte wie ein Taser: Er fror den Fisch ein, indem er seine Muskeln zusammenziehen ließ.

Aber Catania bemerkte auch etwas Seltsames. Anstelle von Hunderten gab der Aal manchmal nur zwei starke Impulse ab, wenn er in der Nähe des toten Fisches schwamm. Erst danach startete er ein regelrechtes Sperrfeuer. Dann griff er seine Beute mit Hunderten von Impulsen an und versuchte, die Barriere zu durchbrechen.

Nirgendwo zu verstecken

Catanias erstes Experiment zeigte, dass der Aal seine Beute durch den Beschuss mit starken Impulsen einfriert. Warum also hatte er vorher ein isoliertes Paar Impulse abgegeben?

In der Hoffnung, das herauszufinden, schaute sich der Wissenschaftler die Daten über die Muskelkontraktionen des Goldfisches genauer an. Dabei fiel ihm auf, dass der Körper des Goldfisches zuckte, gleich nachdem der Aal die beiden Impulse abgegeben hatte. Er fragte sich, ob der kleine elektrische Impuls des Aals das Zucken ausgelöst hatte.

Die Idee machte Sinn. Stellen Sie sich einen kleinen Fisch in einem dunklen Fluss bei Nacht vor. Um nicht von einem Zitteraal oder einem anderen Raubfisch gefressen zu werden, versteckt sich der Fisch in einigen Pflanzen. Er bleibt ganz still und hofft, dass der Aal ihn nicht bemerkt.

Wenn der Aal den Fisch irgendwie zum Zucken bringen könnte, würde diese Bewegung das Wasser zum Kräuseln bringen. Der Aal würde die Kräuselungen spüren und den versteckten Fisch entdecken. Vielleicht braucht der Aal diesen Hinweis auf den Standort der Beute, weil sein Radarsystem einen unbewegten Fisch nicht immer erkennen kann.

Aber es war schwierig, Beweise für diese Idee zu sammeln. Wie konnte Catania zeigen, dass das Zucken dem Aal erlaubte, die Position der Beute herauszufinden? Vielleicht war die Zuckung nicht wichtig. Vielleicht waren diese zwei Pulse nur ein Aufwärmen für den vollen Angriff.

Um das herauszufinden, entwickelte Catania ein weiteres Experiment. Zuerst schloss er einen weiteren toten Goldfisch an ein Gerät namens Stimulator an. Über Drähte, die am Körper des Goldfisches befestigt waren, übertrug das Gerät einen elektrischen Impuls, der den Fisch zu Zuckungen zwang.

Bevor Catania das Gerät einschaltete, steckte er den Fisch in einen Plastikbeutel. Plastik leitet Elektrizität nicht besonders gut. Hier blockierte die Tüte also die Impulse des Aals.

Catania beobachtete, was passierte, wenn der Stimulator inaktiv war und der Fisch ruhig blieb. Der Aal gab wie üblich ein paar Impulse ab. Da die Plastiktüte den Fisch abschirmte, zuckte er nicht. Der Aal griff den Fisch nicht an.

Dann benutzte Catania den Stimulator, um den Goldfisch nach den zwei Impulsen des Aals zum Zucken zu bringen. Dieses Mal griff der Aal tatsächlich an. Das Ergebnis deutet darauf hin, dass der Fisch diese Zuckungen braucht, um seine Beute zu erkennen.

In gewisser Weise übt der Aal eine „Fernsteuerung“ auf den Fisch aus, sagt Catania. Der Aal kann den Fisch dazu bringen, sich zu bewegen, ohne ihn überhaupt zu berühren. Es ist wie ein Jedi aus Star Wars, der die Macht benutzt, um Menschen dazu zu bringen, Dinge zu tun, die sie nie tun wollten.

„Es ist einfach verdammt clever“, fügt Stoddard hinzu.

Verwirrte Aale

Catania hatte einige beeindruckende Aalstrategien aufgedeckt. Aber seine Arbeit war noch nicht zu Ende. Jedes Experiment warf nur eine weitere Frage auf.

Er bemerkte, dass, wenn der Fisch in der Plastiktüte zuckte, sich der Aal auf ihn stürzte, um ihn anzugreifen. Aber es endete nicht damit, dass er den Fisch biss. Er bewegte sich in die richtige Richtung, aber dann gab er auf. „Der Fisch ist genau vor ihnen“, sagt Catania. „

Hat der Aal etwas Entscheidendes übersehen?

Das Zucken des Fisches gab dem Aal einen Hinweis auf seine allgemeine Position – etwa „Ich bin rechts von dir.“ Aber vielleicht brauchte der Aal mehr Informationen, um die genaue Stelle zu finden.

Außerdem könnte sich die Beute nach dem Zucken an einen neuen Ort bewegen. Selbst wenn der Angriff des Aals die Muskeln des Fisches einfriert, könnte er immer noch durch das Wasser treiben. Und Aale haben kein gutes Sehvermögen.

Catania fragte sich, ob der Aal seine Beute mit Hilfe von elektrischen Impulsen (die der Plastikbeutel blockierte) verfolgen musste. Er wusste, dass Zitteraale ihre schwachen Impulse als „Radar“ nutzen, um Beute aufzuspüren. Während eines Angriffs schalten die Pulse des Aals jedoch von schwach auf stark um. Das Tier kann nicht beide Typen gleichzeitig aussenden.

So fragte sich Catania, ob der Aal auch seine starken Pulse als Radar verwendet. Das wäre überraschend. Wissenschaftler dachten, dass Aale den starken Puls nur als Waffe nutzen.

Um das herauszufinden, wiederholte Catania sein Experiment – fügte aber noch eine Wendung hinzu. Er ließ einen Kohlenstoffstab in den Tank fallen. Der Stab würde Elektrizität leiten.

Catania benutzte den Stimulator, um die Goldfische in der Plastiktüte zum Zucken zu bringen. Aber dieses Mal passierte etwas Seltsames. Der Aal stürzte sich auf den Fisch, aber dann änderte er die Richtung und griff stattdessen den Kohlestab an!

Warum? Der Aal setzte starke Impulse frei, um zu versuchen, seine Beute einzufrieren. Aber diese starken Pulse wirkten auch als Radar. Die Plastiktüte schirmte den Goldfisch vor dem Radar ab, aber der Kohlestab hatte nicht so viel Glück. Der Aal erkannte den Stab, hielt ihn für seine Beute und griff stattdessen diesen an.

Catania machte noch viele weitere Experimente, um sicherzugehen, dass seine Idee richtig war. Er legte Plastikstäbchen zusammen mit dem Kohlestab in den Tank. Da Plastik die Elektrizität nicht gut leitet, konnte das Radar des Aals diese Stäbe nicht erkennen. Tatsächlich ignorierte der Aal die Plastikstäbe und griff nur die Kohlenstoffstäbe an.

Dann setzte er den Kohlenstoffstab auf eine sich drehende Scheibe, um herauszufinden, wie gut der Aal ein sich schnell bewegendes Objekt verfolgen konnte. Der Aal jagte und schlug den sich bewegenden Stab.

Catania führte die Experimente auch im Dunkeln durch, nur mit Infrarotlicht. Der Aal konnte bei dieser Art von Licht nichts sehen, verhielt sich aber trotzdem genauso. Das Sehvermögen war also nicht so wichtig für die Jagd des Aals.

Alle Experimente deuten darauf hin, dass der Zitteraal auf seine starken elektrischen Impulse angewiesen ist, um seine Beute zu verfolgen. Mit anderen Worten, die starken Impulse sind sowohl eine Waffe als auch ein sensorisches System. „Es ist, als hätte man einen Laserblick“, sagt Catania. Stellen Sie sich eine Zeichentrickfigur vor, die ihre Augen nicht nur zum Sehen, sondern auch zum Schießen tödlicher Laserstrahlen benutzt. Das ist in etwa das, was der Aal mit seinen Zaps macht.

Ein raffinierter Jäger

Catania hatte viele Puzzleteile zusammengesetzt. Er entdeckte, dass der Zitteraal zunächst zwei Impulse aussendet, um seine Beute zum Zucken zu bringen. Dann gibt er Hunderte von starken Impulsen ab. Das Bombardement bewirkt zwei Dinge gleichzeitig: Es friert die Muskeln der Beute ein und hilft dem Aal, die genaue Position der Beute zu verfolgen.

Diese Aale ziehen alle Register, um sicherzustellen, dass sie ihre Mahlzeit bekommen. „Sie sind sogar noch raffinierter, als wir dachten“, sagt Stoddard. „

Als Catania zum ersten Mal Zitteraale in sein Labor brachte, hätte er nie gedacht, dass er so viel über sie lernen würde. Er dachte, er würde ein paar coole Videos aufnehmen, um sie seinen Studenten im Unterricht zu zeigen und ein Buchkapitel zu schreiben. „Stattdessen stolperte ich am Ende über diese Sache, die einfach so interessant war, dass ich ihr nachgehen musste“, sagt er. Jedes Mal, wenn er die Aale genau beobachtete, tauchte eine neue Frage auf – und er wollte sie beantworten.

Im Gegensatz zu Stoddard wurde Catania noch nicht von einem großen Zitteraal geschockt, nur von kleinen. „Ich bin sehr neugierig“, gibt er zu. Aber er hat beschlossen, dass er nicht aus erster Hand wissen muss, wie sich die volle Wucht eines Aalangriffs anfühlt. Das ist eine Frage, die er unbeantwortet lassen wird.