Um sich näher kennenzulernen, sehen sich die Fische in die Augen • Elena Naimark • Science News zu den "Elementen" • Ethologie, Ichthyologie

Um sich zu kennen, schauen sich die Fische in die Augen.

Abb. 1. Cichliden Neolamprologus Pulcher, Endemiten des Tanganjikasees, hat eine interessante soziale Organisation entwickelt. Große Herden dieser Art während der Brutzeit werden in getrennte Familien aufgeteilt, die aus zwei Elternteilen und mehreren Assistenten bestehen. Helfer vermehren sich nicht, sondern helfen nur, die Nachkommen hochrangiger Paare aufzuziehen. Eine solche Struktur führt zu einem komplexen Beziehungssystem, das die Fähigkeit erfordert, schnell herauszufinden, wer wer ist. Foto von flickr.com/photos/javierml

Wie sich bei den Versuchen herausstellte, sind Cichlidenfische in der Lage, nicht nur Artgenossen (Individuen ihrer eigenen Art), sondern auch bekannte und unbekannte Individuen zu unterscheiden. Diese Arbeit wurde von japanischen Zoologen durchgeführt, die chimäre Computermodelle von Fischen erstellten. In den Modellen verknüpften Wissenschaftler Köpfe und Körper von verschiedenen Individuen und beobachteten die Reaktion von Versuchsfischen auf die geschaffenen virtuellen Nachbarn. Wenn sie Bilder mit vertrauten Köpfen, aber keinen Körpern sahen, zeigten die Fische eine charakteristische Reaktion auf vertraute Individuen: Sie wurden schneller bemerkt, untersuchten sie aus einer kürzeren Entfernung und in kürzerer Zeit. Je nach dem Ort des Farbmusters auf dem Fischkopf schlossen Wissenschaftler, dass die Erkennung von Bekanntschaften mit der Augenpartie beginnt.

Kann sich der Fisch kennenlernen? Eine natürliche erste Reaktion, die auf arroganten menschlichen Snobismus gegenüber fast allen Tieren basiert, wird negativ sein. Dennoch griff eine Gruppe japanischer Wissenschaftler der Fakultät für Biologie und Geowissenschaften der Universität Osaka, die Vorurteile ablehnte, dieses Thema ernsthaft auf. Warum?

Zum einen ist es interessant, etwas über die Fähigkeit zu verstehen, nicht nur Artgenossen, sondern Individuen aus verschiedenen Tiergruppen zu lernen. Schließlich wird die tief verwurzelte Idee, dass nur Menschen oder andere höhere Primaten Individuen voneinander unterscheiden können, schnell der Vergangenheit angehören. Lassen Sie mich die Leser an zwei Arbeiten erinnern: Der eine beweist, dass die Fliegen sich an ihrem individuellen Geruch erkennen (die Fliegen erkennen ihre früheren Entscheidungen, Elements, 10.08.2013), und die anderen Wespen unterscheiden sich gegenseitig (Wespen erkennen sich gegenseitig an) , um eine rigide soziale Struktur zu erhalten "," Elements ", 06. Dezember 2011. Daten über andere Tiere (Affen, Schafe, einige Vögel und Fische), für die" persönliche "Verbindungen wichtig sind, werden nach und nach gesammelt, so entwickeln sie ihre Systeme für Anerkennung von Individuen, so ist diese Arbeit ein Beitrag zu diesem Sparschwein.

Zweitens ist die Mustererkennung einer der wichtigsten Trends in der Entwicklung moderner intellektueller Technologien. Wie in vielen anderen Bereichen, haben wir etwas von der Natur zu lernen: Tiererkennungstechnologie "Technologien" der Mustererkennung werden mit Millionen von Jahren der Evolution für alle ihre relative Einfachheit debugged. Und der Fisch hier – einer der bequemsten Lernobjekte.

Drittens, da es eine hohe Wahrscheinlichkeit gibt, dass viele Mustererkennungsmechanismen für Wirbeltiere einheitlich sind, können Fischmuster auch auf Menschen anwendbar sein. Schließlich scheitern die Mechanismen der Organisation der Mustererkennung bei Menschen oder Affen aus verschiedenen Gründen, nämlich die Zahnräder (das heißt die Neuronen) zu scheitern. Aber zuerst müssen Sie noch beweisen, dass der Fisch sich genau auf der Grundlage visueller Bilder erkennt und keine oder andere.

Wissenschaftler haben mit Cichlidfischen gearbeitet Neolamprologus Pulcher vom afrikanischen Tanganjikasee. Für eine schöne Farbe nannten Aquarianer diese Art von Prinzessinnen. Sie haben in der Nähe der Augen und auf der Kiemendeckel sind schwarz und gelb gemusterten Streifen und Flecken, in blau unterstrichen, die Flossen und Körper sind auch gelb-fleckig oder mit einem bläulich-rosa Tönung.Diese Fische brüten in Gruppen mit einer starren Hierarchie, dominanten Elternpaaren, Kooperation und "Freundschaft" (siehe C. Brown et al., 2015. Machiavellian Intelligence in Fishes). Solche komplexen Zusammenhänge erfordern eine zuverlässige individuelle Erkennung. Die Annahme visueller Reize ist in diesem Fall gerechtfertigt, da diese Fische in sehr sauberem, klarem Wasser leben und zudem leuchtend gefärbt sind.

Das Experiment war wie folgt. Acht männliche Fische wurden einzeln in kleinen Aquarien gepflanzt und Aquarien paarweise von Wand zu Wand gesetzt – und so wurden sie ein ganzes Jahr lang gezüchtet. Es dauerte eine Woche, um sich an meinen Nachbarn zu gewöhnen. Während dieser Zeit war eine aggressive Reaktion – ein Angriff beim Anblick eines Nachbarn – fast verschwunden.

Ein Jahr später begann das Experiment. Um die Reaktion auf einen Fremden zu testen, wurden die Fische zunächst mit einem neuen Nachbarn konfrontiert – und die aggressiven Angriffe wurden sofort wieder aufgenommen. Und wieder dauerte die Sucht sieben bis zehn Tage. Dann kam der Fisch mit neuen Nachbarn, aber jetzt nicht mehr am Leben, sondern auf dem Monitor in der Wand des Aquariums gezeigt. Aber das Video war nicht nur verschiedene Artgenossen, sondern gestaltete Bilder: Der Kopf eines der sieben Fische wurde mit PowerPoint auf den Körper des anderen gezeichnet, mit einer Suche nach allen möglichen Optionen.Und so bekamen sie chimäre Bilder. Es gab vier Typen: Kopf und Körper sind vertraut, der Kopf ist vertraut – der Körper ist ungewohnt, der Kopf ist ungewohnt – der Körper ist vertraut, Kopf und Körper sind unbekannt. Dann bewegte sich das Bild mit chimären Fischen für eine Minute dreimal an der Wand des Monitor-Aquariums hin und her. Zu dieser Zeit wurde die Reaktion der Prinzessin beobachtet.

Abb. 2 a – individuelle Färbung der Augen und Kiemendeckel der Prinzessinnen. b – ein Schema zum Erstellen von vier Arten von chimären Computerbildern: FfFb – Kopf und Körper sind bekannt (1); FfSb – vertrauter Kopf – unbekannter Körper (2); SfFb Kopf ist ungewohnt – Körper ist vertraut (3); SfSb – Kopf und Körper unbekannt (4). c – Das Bild auf dem Monitor: Ein Fisch in einem Aquarium, der entlang der Wand von einem schwarzen Rechteck zum nächsten schwimmt. d – Maße: Entfernung von dem Ort, von dem aus der Fisch das Bild wahrgenommen hat, bis zum Haltepunkt (1); die Entfernung zum Modell bis zu dem Punkt, an dem der Fisch aufhört, das Modell zu betrachten (2). Abbildung aus dem besprochenen Artikel in PloS EINS

Verschiedene Verhaltensparameter wurden gemessen: Wann und in welcher Entfernung wurde das Bild beobachtet; Wann und in welcher Entfernung stoppte der Fisch vor dem Bild; Wie lange sah sie ihn an.Diese Eigenschaften müssen für anerkannte Nachbarn und für unbekannte Fremde offensichtlich unterschiedlich sein.

Abb. 3 Die Zeit, in der der Fisch das Bild von Chimären an der Wand des Aquarienmonitors betrachtete (Sekunden während einer Minute des Bildlaufs). Chimären: FfFb – Kopf und Körper vertraut; FfSb – vertrauter Kopf – unbekannter Körper; SfSb – Kopf und Körper unbekannt; SfFb-Kopf ist ungewohnt – Körper ist vertraut. NS – es gibt keinen statistischen Unterschied zwischen Paaren. Abbildung aus dem besprochenen Artikel in PLoS EINS

Statistische Messungen haben gezeigt, dass Prinzessinnen sich durch ihren Kopf und nicht durch ihre Farbe und Körperform unterscheiden. Ihre Reaktion auf Chimären mit vertrauten Punkten auf ihren Köpfen war sehr unterschiedlich von der Reaktion auf die Träger bekannter Körper. Der Fisch bemerkte das Bild mit dem vertrauten Kopf aus einer weiteren Entfernung, und als es es sah, stürzte es darauf zu und erstarrte in einer geringeren Entfernung vom Bildschirm. Und vertraute Gesichter sehen weniger Zeit als vertraute Körper. Dementsprechend wurden vertraute Körper aus einer kleineren Entfernung gesehen, und die Entfernung, von der sich der Fisch entschieden hatte, sie zu untersuchen, erwies sich als merklich größer.

Es ist interessant und wichtig, dass während der Zeitabstand zwischen, als der Fisch bemerkte, plötzlich erschienener Nachbar,und zu stoppen, um es zu betrachten, war in allen Fällen ungefähr dasselbe – 0.4-0.6 Sekunden. Aber die Fische blieben stehen, um Bilder von Gesichtern und Körpern in verschiedenen Entfernungen zu betrachten. In diesem Moment hat sie schon verstanden, wer vor ihr steht – ein alter Nachbar oder ein Fremder. Dies bedeutet, dass der Zeitpunkt der Erkennung einer Person nicht mehr als 0,4-0,6 Sekunden dauert. Ungefähr solche Zeit wird sowohl für die Person, als auch andere Primaten für die Identifizierung von Personen gefordert. Es ist möglich, dass einige ähnliche Mechanismen hier funktionieren.

Alle Indikatoren für Modelle mit bekannten Gesichtern sind perfekt miteinander korreliert. Ja, Freunde werden aus größerer Entfernung gesehen; Ja, es braucht weniger Zeit, um ein vertrautes Gesicht (Gesicht, Gewohnheit) zu studieren; Ja, mit einem Freund kann man sich näher an eine kleinere kritische Distanz vor einem Freund heranbewegen, der kritische Abstand einer Konvergenz nimmt ab. Und für Fremde sind inverse Beziehungen typisch. Wissenschaftler haben die unausweichliche Schlussfolgerung gezogen, dass der Fisch zur Anerkennung das "Gesicht" (wenn Sie dieses Wort auf den Fisch anwenden können) und nicht den Körper richtig betrachten. Andernfalls wäre die Verteilung der Indikatoren anders.

Interessant ist auch die Auseinandersetzung mit der Lage von Farbflecken, nach denen sich Individuen voneinander unterscheiden. Farbflecken – schwarze und gelbe Muster – schmücken den Bereich um die Augen und die Kiemendeckel.Aber in der Mitte zwischen den Augen an der Schnauze gibt es keine Flecken, da es keine anderen Unterschiede gibt. Diese Färbung zeigt, dass der Fischaugenblick bei individueller Erkennung auf den Augenbereich gerichtet ist, dh bei der Auswertung des Augenmusters erfolgt die Erkennung eines Nachbarn, die nicht länger als eine halbe Sekunde dauert. Wissenschaftler haben mutig vorgeschlagen, dass die Prinzessinnen, wenn sie Fische wie viele andere Wirbeltiere einzeln erkennen, sich in die Augen schauen.

Ich möchte sehr gerne an diese fast mystische Argumentation glauben, aber wir werden warten. Dennoch braucht es eine ernsthafte (wörtliche, ernsthafte) Überprüfung. Aber wenn es bestätigt wird, dann wird sich unser Verständnis der Fische als seelenlose, kalte und unsensible Kreaturen ändern: Sie schauen auch in die Augen der anderen!

Quelle: Masanori Kohda, Lyndon Alexander Jordan, Takashi Hotta, Naoya Kosaka, Kenji Karino, Hirokazu Tanaka, Masami Taniyama, Tomohiro Takeyama. Gesichtserkennung in einem Gruppenlebenden Cichlid-Fisch // PLoS EINS. 2015 V. 10 (11). P. e0142552. Doi: 10.1371 / journal.pone.0142552.

Elena Naimark


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