Wissenschaftler enthüllen die einzigartige Art der Nahrungsaufnahme von Röhrenaalen

Die erste Laborstudie über Gartenaale zeigt, wie diese scheuen Kreaturen ihre Höhlen nutzen und ihre Bewegung und Haltung ändern, wenn sie starke Strömungen fressen.

Gartenaale sind die ultimativen Stubenhocker. Anstatt frei im Ozean zu schwimmen, verankern sich diese Aale in Höhlen im sandigen Meeresboden, die sie fast nie verlassen. Ihre Kolonien, die typischerweise am Rande tropischer Korallenriffe zu finden sind, können aus Tausenden von Aalen bestehen, die aus der Ferne einem Garten aus Seegras ähneln, wenn die Aale auf und ab schaukeln. Ihre Köpfe, komplett mit einem schmollenden Mund und niedlichen Cartoon-Augen, richten sich gegen den Strom der Strömung, während sie auf winzige Tiere namens Zooplankton treffen, die vorbeitreiben.

Gegenwärtig wissen Wissenschaftler relativ wenig über diese einzigartigen Kreaturen und darüber, wie sich ihr Verhalten, etwa wie sie sich ernähren, mit den Umweltbedingungen ändert. Die meisten Meeresforschungen haben sich auf die häufigeren Fütterungsstrategien von frei schwimmenden Fischen konzentriert, und die Scheu von Gartenaalen, die sich verstecken, wenn Raubtiere (oder Taucher) vorbeikommen, macht ihre Studie noch schwieriger.

Jetzt haben Meeresforscher der Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) zum ersten Mal das Fressverhalten von Gartenaalen in einer experimentellen Laborumgebung untersucht. Ihre Ergebnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift für experimentelle Biologiezeigen, wie Röhrenaale ihre Höhlen nutzen und ihre Bewegung und Haltung als Reaktion auf starke Strömungen ändern, wodurch sie im Vergleich zu vielen frei schwimmenden Fischen in einem größeren Bereich von Strömungsgeschwindigkeiten fressen können.

„Frei schwimmende Fische können sich vor Strömungen schützen, indem sie sich in Rissen und Spalten im Riff verstecken“, sagte Kota Ishikawa, Erstautor und Ph.D. Student in der Marine Biophysics Unit des OIST. „Gartenaale stecken jedoch in einem exponierteren Gebiet fest, wo sie nur ihre eigenen Höhlen als Unterschlupf haben, also mussten sie ihre eigenen einzigartigen Strategien entwickeln, um mit starken Strömungen umzugehen.“

Im Labor stellten die Wissenschaftler typische Bedingungen nach, indem sie eine Rinne mit sandigem Boden nach Maß bauten. Im Inneren des Gerinnes befand sich eine Stelle, an der ein tragbarer Bau platziert werden konnte, wobei jeder Bau einen einzelnen gefleckten Röhrenaal, Heteroconger hassi, beherbergte, eine Art, die häufig in Okinawa vorkommt.

In den Experimenten fügten die Forscher dem Wasser Zooplankton hinzu und verwendeten Kameras – zwei an der Seite und eine oben – um die Bewegung des Röhrenaals bei der Nahrungsaufnahme mit vier verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten zu erfassen: 0,1, 0,15, 0,2 und 0,25 m/s .

Das von den Kameras aufgenommene Filmmaterial wurde dann verwendet, um ein Deep-Learning-Programm zu trainieren, um das Auge und den obersten schwarzen Fleck auf ihrem Körper zu erkennen und zu verfolgen. Aus diesen verfolgten Daten rekonstruierten und analysierten die Forscher dann die 3D-Bewegung und -Haltung jedes Aals digital.

Als die Strömung zunahm, zeigte das 3D-Tracking, dass sich die Gartenaale weiter in ihre Höhlen zurückzogen und ihre Schläge auf das näher vorbeiziehende Zooplankton konzentrierten.

„Dies ist eine wirklich wichtige Anpassung, da schnellere Strömungen mehr Energie erfordern, um sich zu bewegen“, sagte Ishikawa.

Nach Abschluss jedes Versuchs zählten die Wissenschaftler das verbleibende Zooplankton, um herauszufinden, wie viele der Aal gefangen und gefressen hatte. Sie fanden heraus, dass der langsame Rückzug in die Höhlen die Aale nicht davon abhielt, mit einer Geschwindigkeit von bis zu 0,2 m/s zu fressen, als die Strömung auf bis zu 0,2 m/s zunahm. Der Grund dafür, erklärte Ishikawa, ist, dass trotz der Einschränkung ihres Nahrungsgebiets schnellere Strömungen dazu führten, dass mehr Zooplankton in der gegebenen Zeit vorbeitrieb, was die Verhaltensänderung kompensierte. Die kürzere Schlagdistanz bedeutete auch, dass die Aale das Zooplankton mit größerer Wahrscheinlichkeit erfolgreich fangen würden.

Bei höheren Strömungen nahmen die Aale auch eine gekrümmte Haltung ein, im Gegensatz zu der geraden Haltung bei langsameren Strömungen. Dies, zusammen mit der Verringerung der Menge ihres Körpers, die der Strömung ausgesetzt war, ermöglichte es den Aalen, den Widerstand auf ihren Körper um etwa 57 % zu reduzieren und Energie zu sparen.

Aber selbst für Röhrenaale sind einige Strömungen einfach zu stark. Sobald die Strömungsgeschwindigkeit 0,25 m/s erreichte, zogen sich die Gartenaale vollständig in ihre Höhlen zurück und fraßen überhaupt nicht mehr.

Insgesamt stellten die Forscher fest, dass die Fressgeschwindigkeit der Gartenaale bei knapp 0,2 m/s ihren Höhepunkt erreichte. Freischwimmende, Plankton fressende Fische haben typischerweise eine maximale Fressgeschwindigkeit von etwa 0,15 m/s, was zeigt, dass Röhrenaale an eine breitere Bandbreite von Strömungsgeschwindigkeiten angepasst sind als freischwimmende Rifffische.

„Wir können sehen, dass sich ihre einzigartige Strategie, sich in die Höhlen zurückzuziehen und ihre Schlagweite zu verringern, wirklich auszahlt, wenn sie mit starken Strömungen zurechtkommen“, sagte Ishikawa.