A5 Auftriebsversagen

Thema

Die Schwimmblase ist das Schlüsselelement dieses Modells: Ihre Funktion besteht darin, ein ausreichendes Gasvolumen aufrechtzuerhalten, um die höhere Dichte des Fischgewebes im Vergleich zum umgebenden Wasser auszugleichen – Gewebe hat eine Dichte zwischen 1.060 und 1.090 Kilogramm pro Kubikmeter, Wasser hingegen etwa 1.025 Kilogramm pro Kubikmeter. Der Auftrieb geht verloren, wenn die Schwimmblase ihre strukturelle Integrität einbüßt, sei es durch Perforationen infolge von Parasitenbefall, bakterieller Infektion oder mechanischer Traumata. Dadurch kann sie das für diesen Dichteausgleich notwendige Gasvolumen nicht mehr halten. Die unmittelbare Folge einer Schwimmblase, die die Gewebedichte nicht mehr kompensieren kann, ist eine Nettokraft, die den Fisch zum Meeresgrund drückt. Dieser Kraft kann der Fisch nur durch kontinuierliches aktives Schwimmen entgegenwirken, selbst in Ruhe, was im Vergleich zu einem Fisch mit intakter Schwimmblase einen erheblichen Energieaufwand bedeutet. Ein Versagen der Schwimmblase kann partiell sein, wenn durch eine Mikroperforation langsam Gas entweicht, oder total, wenn die Blase plötzlich kollabiert. Bei einer teilweisen Schwimmblasenschädigung diffundiert Gas aus der beschädigten Blase nach dem gleichen Prinzip wie bei der Diffusion durch jede verletzte Membran: Die Gasverlustrate steigt mit der Größe der beschädigten Membranfläche, mit dem Druckunterschied zwischen Blaseninnerem und umgebendem Gewebe sowie mit der Durchlässigkeit der beschädigten Membran. Mit abnehmendem Gasvolumen in der Schwimmblase verstärkt sich die im vorherigen Absatz beschriebene nach unten gerichtete Nettokraft zunehmend.

Um diese Nettokraft auszugleichen, schwimmt der Fisch mit der beschädigten Schwimmblase mit nach oben geneigtem Kopf. Dadurch entsteht eine vertikale hydrodynamische Auftriebskomponente, die das verlorene Gasvolumen teilweise ersetzt. Diese Schwimmweise erhöht jedoch den Widerstand, den der Fisch überwinden muss, und verringert seine Gesamtantriebseffizienz. Der Energieaufwand für die Aufrechterhaltung dieser geneigten Position steigt nicht im gleichen Verhältnis wie die zu überwindende Nettokraft, sondern viel schneller: Er steigt quadratisch mit dieser Kraft. Somit verursacht eine zunehmend beschädigte Schwimmblase einen Energieaufwand, der sprunghaft ansteigt, noch bevor der Auftrieb selbst verloren geht.

Es gibt auch einen zweiten Ausfallmechanismus, der spezifisch für Tiefseefische mit beschädigter Schwimmblase ist: Steigt ein solcher Fisch schnell zur Oberfläche auf, dehnt sich das in der Schwimmblase verbleibende Gas aus, wie es bei sinkendem Außendruck jedes Gas tut. Die beschädigte Schwimmblase kann dieses expandierende Gas jedoch nicht mehr aufnehmen. Sie überdehnt sich, und diese Überdehnung erzeugt eine übermäßige Auftriebskraft, die den Fisch unweigerlich zur Oberfläche drückt – genau entgegengesetzt zur nach unten wirkenden Kraft, die den Rest des Modells dominiert.

Zusammenfassend lässt eine beschädigte Schwimmblase – ob sie nun langsam Gas verliert, plötzlich kollabiert oder sich bei einem schnellen Aufstieg überdehnt – den Fisch seiner ursprünglichen Funktion berauben, seine Position in der Wassersäule mühelos zu halten. Das resultierende Verhalten ist charakteristisch: Der Fisch schwimmt mit einer abnormalen Körperneigung, beschreibt eine Kreisbahn anstatt einer geraden Linie und verliert die Fähigkeit, in der Wassersäule stillzustehen, die für einen Fisch mit intakter Schwimmblase selbstverständlich ist.

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