Robo-Klapperschlange zeigt, warum Tiere das Rasseln instinktiv fürchten
Warum Tiere das Klapperschlangen-Rasseln fürchten: 3D-gedruckte Robo-Schlange liefert neue Hinweise aus der Verhaltensforschung.
Robo-Klapperschlange im Experiment: Forschende zeigen, warum das Rasseln Tiere abschreckt und welche Rolle Evolution dabei spielt.
Foto: The University of Texas at El Paso.
Klapperschlangen gehören zu den bekanntesten Giftschlangen Amerikas. Ihr charakteristisches Rasseln gilt als Warnsignal. Viele Tiere ziehen sich sofort zurück, sobald sie das Geräusch hören. Warum dieses Signal so zuverlässig wirkt, ist jedoch lange kaum experimentell untersucht worden.
Ein Forschungsteam der University of Texas in El Paso (UTEP) hat das nun mit einer ungewöhnlichen Methode getestet: einer 3D-gedruckten Roboter-Klapperschlange. Die Studie erschien in der Fachzeitschrift PLOS One.
Die Ergebnisse zeigen, dass das Rasseln ein wirksames Abschreckungssignal ist. Besonders stark reagieren Tiere aus Regionen, in denen Klapperschlangen natürlicherweise vorkommen.
Inhaltsverzeichnis
Eine Schlange aus dem 3D-Drucker
Mit echten Klapperschlangen zu experimentieren wäre schwierig und riskant. Deshalb entwickelte das Team um Dr. Océane Da Cunha ein mechanisches Schlangenmodell. Unterstützt wurden die Forschenden vom Fab Lab El Paso, einer offenen Werkstatt für digitale Fertigung.
Das Modell wurde im 3D-Druck hergestellt und so gestaltet, dass es zentrale Merkmale einer echten Klapperschlange nachbildet:
- die typische Abwehrhaltung der Schlange
- das Rasseln des Schwanzes
Für das Geräusch nutzte das Team echte Rasseln, die von verstorbenen Schlangen gesammelt worden waren. Dadurch entstand ein realistischer Klang. Geräusch und Körperhaltung wirken bei Klapperschlangen zusammen. Erst diese Kombination aus akustischen und visuellen Reizen macht das Warnsignal so deutlich.
Tests mit 38 Tierarten
Die Experimente fanden im El Paso Zoo statt. Insgesamt beobachteten die Forschenden das Verhalten von 38 Tierarten.
Der Versuchsaufbau bestand aus drei Schritten. Zunächst erhielten die Tiere Futter ohne jede Bedrohung. Danach wurde ein stilles Schlangenmodell präsentiert. Erst im letzten Schritt aktivierten die Forschenden die Rassel.
So konnten sie vergleichen, welche Reaktionen tatsächlich durch das Geräusch ausgelöst wurden. Im Durchschnitt zeigten die Tiere deutlich stärkere Vermeidungs- und Fluchtreaktionen, sobald das Rasseln ertönte.
Sensibilität gegenüber dem Warnsignal
Ein wichtiger Punkt der Untersuchung: Viele der Tiere hatten keine eigenen Erfahrungen mit Klapperschlangen. Sie wurden im Zoo geboren oder dort aufgezogen. Trotzdem reagierten sie auf das Geräusch.
Die Studienleiterin beschreibt die Ergebnisse so: „Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Rassel der Klapperschlange einen doppelten Zweck erfüllt“, sagte Da Cunha. „Tiere, die zuvor noch nie mit Klapperschlangen in Kontakt gekommen waren, reagierten dennoch stark, was die Annahme stützt, dass das Rasseln als abschreckendes oder erschreckendes Signal fungiert. Die verstärkte Reaktion bei Arten, die ihr derzeitiges Verbreitungsgebiet mit Klapperschlangen teilen, deutet jedoch auf eine entwickelte, angeborene Empfindlichkeit gegenüber dem Rasseln hin.“
Die Ergebnisse sprechen also dafür, dass Tiere im Laufe der Evolution eine besondere Sensibilität gegenüber diesem Geräusch entwickelt haben könnten.
Ein Warnsystem aus mehreren Signalen
Das Rasseln ist nur ein Teil der Verteidigungsstrategie der Schlange. Wenn sich eine Klapperschlange bedroht fühlt, kombiniert sie mehrere Signale gleichzeitig:
- den vibrierenden Schwanz
- das charakteristische Rasselgeräusch
- eine gespannte Körperhaltung
- schnelle Bewegungen
Biologinnen und Biologen sprechen hier von multimodaler Kommunikation. Das bedeutet, dass mehrere Sinnesreize gleichzeitig eingesetzt werden. Mit lebenden Schlangen wäre es kaum möglich, solche Signale kontrolliert zu untersuchen. Das robotische Modell erlaubt dagegen wiederholbare Experimente.
Wie die Rassel entstand
Die Studie liefert auch Hinweise zur Evolution der Klapperschlangenrassel. Viele Schlangenarten beginnen bei Bedrohung ihren Schwanz zu vibrieren. Liegt trockenes Laub auf dem Boden, entsteht dabei ein raschelndes Geräusch. Bei Klapperschlangen entwickelte sich daraus im Laufe der Evolution ein spezielles Organ.
Die Rassel besteht aus hohlen Keratinsegmenten, die bei jeder Häutung ergänzt werden. Wenn der Schwanz vibriert, schlagen diese Segmente gegeneinander und erzeugen das typische Geräusch. Klapperschlangen können dabei bis zu rund 90 Schwingungen pro Sekunde erreichen.
Evolutionsbiologinnen und -biologen sehen darin ein sogenanntes ehrliches Warnsignal. Die Schlange signalisiert Gefahr, bevor sie angreift. Das reduziert für beide Seiten das Risiko von Verletzungen.
Technik trifft Verhaltensbiologie
Das Experiment zeigt auch, wie technische Methoden in der Biologie eingesetzt werden. 3D-Druck, Robotik und Verhaltensökologie greifen hier ineinander. Dadurch lassen sich Tierreaktionen unter kontrollierten Bedingungen untersuchen.
Auch innerhalb der Universität wird dieser Ansatz hervorgehoben. „Diese Forschung ist ein eindrucksvoller Beweis für wissenschaftliche Kreativität und interdisziplinäre Innovation“, sagte Liz Walsh, Ph.D., Interim-Dekanin des College of Science der UTEP. „Durch die Kombination von Ingenieurwesen, Verhaltensökologie und Evolutionsbiologie haben Dr. Da Cunha und ihr Team unser Verständnis davon, wie Signalsysteme sich entwickeln und warum sie bestehen bleiben, erweitert.“
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