E6 Atmungs- und Kreislaufbiomechanik

Thema

Wahrnehmung und Vorhersage sind die Informationen, die es einem Raubtier ermöglichen, einen erfolgreichen Angriff zu planen und auszuführen oder der Beute die Flucht zu ermöglichen. Mehrere Sinnesorgane sind an der Informationsgewinnung beteiligt: ​​das Sehen, das Position und Geschwindigkeit der Beute erfasst; das Gehör, das sie durch Vergleich der Laufzeit des Schalls an jedem Ohr lokalisiert; der Geruchssinn, der die Windrichtung erkennt; und Mechanorezeptoren, die die durch die Bewegung anderer Tiere erzeugten Bodenerschütterungen wahrnehmen. Die Vorhersage der Bewegungsrichtung der Beute anhand der Informationen dieser Sinnesorgane ermöglicht es dem Raubtier, eine Abfangroute zu wählen, anstatt die Beute direkt auf ihrem bereits zurückgelegten Weg zu verfolgen. Indem es die zukünftige Flugbahn der Beute abfängt, anstatt ihrem bisherigen Weg zu folgen, reduziert das Raubtier sowohl die zurückzulegende Strecke als auch den Energieaufwand.

Diese Abfangstrategie folgt in ihrer einfachsten Form einer präzisen Regel: Das Raubtier passt seine Bewegungsrichtung kontinuierlich an, sodass der Winkel, aus dem es die Beute sieht, während der gesamten Jagd konstant bleibt. Durch die Beibehaltung dieses konstanten Blickwinkels treffen Raubtier und Beute schließlich am selben Punkt aufeinander, ohne dass das Raubtier die zukünftige Position der Beute explizit berechnen muss.

Während dieser Jagd muss das Raubtier auch wissen, wie viel Zeit ihm noch bis zum Erreichen der Beute verbleibt: Diese Zeit bis zum Kontakt ergibt sich aus der Division der Distanz zwischen den beiden Tieren durch die Geschwindigkeit, mit der sich diese Distanz verringert. Diese Berechnung kann das visuelle System direkt anhand der Wachstumsgeschwindigkeit des Beutebildes im Sichtfeld abschätzen, ohne Distanz und Geschwindigkeit separat kennen zu müssen.

Dasselbe visuelle System, das die Zeit bis zum Kontakt abschätzt, hat jedoch eine begrenzte Fähigkeit, Veränderungen wahrzunehmen: Die kleinste Veränderung eines Reizes, die das Tier wahrnehmen kann, ist kein fester Wert, sondern proportional zur Stärke des Hintergrundreizes, vor dem diese Veränderung stattfindet. Daher ist es einfacher, dieselbe absolute Veränderung vor einem schwachen als vor einem starken Hintergrund wahrzunehmen.

Sobald das sensorische System die Notwendigkeit einer Kurskorrektur erkennt, erfolgt diese nicht sofort: Zwischen dem Erkennen der Korrekturnotwendigkeit und der tatsächlichen Kurskorrektur besteht eine motorische Reaktionslatenz. Diese Latenz bestimmt, wie viel Zeit dem Tier tatsächlich zur Verfügung steht, um seine Flugbahn vor dem Kontakt anzupassen. Am Ende dieser Wahrnehmungs- und Vorhersagekette, mit der diese Beschreibung begann, entscheidet die Effizienz des Angriffs darüber, ob sich ein Angriff für das Raubtier lohnt: das Verhältnis zwischen der Energie, die das Raubtier durch die Beute gewinnt, wenn es sie erbeutet, und den Energiekosten für Wahrnehmung, Vorhersage, Verfolgung und Kurskorrektur während des Angriffs. Ist dieses Verhältnis günstig, ist die Jagdstrategie metabolisch vorteilhaft; ist es ungünstig, verliert die Verfolgung dieser Beute ihren energetischen Sinn für das Raubtier.

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