Produktion elektrischer Energie (elektrische Organe)

Zusammenfassung

Einige Elasmobranchier sowie viele Knochenfische erzeugen mithilfe von elektrischen Organen verschiedenartige elektrische Signale. Diese Signale werden entweder kontinuierlich abgegeben (Wellenentlader, Frequenz 50–1700 Hz) oder sie bestehen aus einzelnen, kurzen Impulsen (Pulsentlader, Pulsdauer 0,1–8 ms, bei stark elektrischen Fischen bis 200 ms) die in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen (Wiederholrate 1–200 Hz) erzeugt werden. Elektrische Organentladungen können sich in ihrer Dauer, Form, Polarität und spektralen Zusammensetzung unterscheiden (◘ Abb. 25.1). Sowohl Entladungsfrequenz als auch Pulsform können art-, alters- und geschlechtsspezifisch sein. Dabei wird die Pulsform durch den Feinbau der elektrischen Organe, die Pulswiederholungsrate durch die Aktivität zentraler Schrittmacherneurone bestimmt. Die Pulsform hängt darüber hinaus auch von der Wassertemperatur und der Leitfähigkeit des Wassers ab. Schrittmacherneurone entscheiden darüber, ob ein Fisch ein Wellenentlader (Pulsintervall ≤ Pulsdauer) oder ein Pulsentlader (Pulsintervall > Pulsdauer) ist. Schon in der Antike war bekannt, dass manche Fische bei Berührung schockartige Empfindungen auslösen. Diese Fische, zu denen die Malapteruridae (afrikanischer Zitterwels, Malapterurus), die Torpedinidae (Zitterrochen Torpedo), die Uranoscopidae (Sterngucker, Astroscopus) und die Electrophoridae (Zitteraale) gehören (◘ Abb. 25.1), werden als stark elektrische Fische bezeichnet und geben zur Feindabwehr, aber auch zum Betäuben oder Töten ihrer Beute, elektrische Entladungen (Dauer 1–200 ms) mit hoher Stromstärke oder hoher Spannung ab. Dabei bestimmt die Leitfähigkeit des Wassers im natürlichen Lebensraum, ob eine Art Stromstöße hoher Spannungen oder hoher Stromstärke generiert, denn im Süßwasser lassen sich aufgrund der geringen Leitfähigkeit zwar leicht hohe Spannungen, aber nur schwer hohe Stromstärken erzeugen. Vermutlich aus diesem Grund generieren die im Süßwasser lebenden Zitteraale (Electrophorus electricus, Länge bis zu 2,5 m, Gewicht bis über 20 kg) elektrische Signale, die eine Stromstärke von weniger als 1 A aufweisen, aber eine Spannung von bis zu 800 V haben. Im Meerwasser sind die Verhältnisse umgekehrt: Dort lassen sich wegen der großen Leitfähigkeit des Mediums nur schwer Signale mit hohen Spannungsamplituden erzeugen. Demzufolge generieren marine Zitterrochen (Torpedo, Länge bis zu 1,2 m, Gewicht bis zu 40 kg) Signale, die eine Spannung von nur 50 V, aber eine Stromstärke von bis zu 50 A haben. Elektrische Pulse dieser Stärke sind auch für den Menschen gefährlich.