S2 Insekten

Thema

Dieses Insekt besitzt, gemessen an seiner Körpergröße, hochspezialisierte und effiziente Sinnesorgane. Sein Facettenauge bietet zwar eine deutlich geringere räumliche Auflösung als das menschliche Auge, dafür aber eine wesentlich höhere zeitliche Auflösung, ideal für die Wahrnehmung schneller Bewegungen. So kann eine Fruchtfliege beispielsweise einen mit hoher Frequenz oszillierenden Balken erkennen und einem Angriff mit einer extrem kurzen Reaktionszeit ausweichen – weit kürzer als die Gesamtreaktionszeit, die ein anderes Modell dieses Systems für einen vergleichbaren Wirbeltierorganismus ermittelt hat.

Der Reichardt-Bewegungsdetektor, der in einem anderen Modell dieses Systems beschrieben wurde, ist in spezialisierten Neuronen des Lobularsystems der Fliege implementiert. Dieser Detektor vergleicht die Signale zweier benachbarter Ommatidien, die zeitlich gegenüber den anderen verzögert sind. Das Produkt dieser Signale ermöglicht die Erkennung einer raumzeitlichen Korrelation, die für Bewegungen in einer bestimmten Richtung charakteristisch ist. Dieser Mechanismus bildet die Grundlage der optomotorischen Reaktion, die den Flug der Fliege stabilisiert. Laut Reichardts Detektor löst eine stärkere visuelle Bewegung in der Umgebung diese optomotorische Reaktion stärker aus und stabilisiert so den Flug. Eine Biene hingegen reguliert ihre Flughöhe und -geschwindigkeit durch den Ausgleich des optischen Flusses, wie ein anderes Modell dieser Reihe gezeigt hat. Für einen geraden Flug in konstanter Höhe muss der beidseitig wahrgenommene optische Fluss ausgeglichen und der ventrale optische Fluss unter dem Körper kontrolliert werden. Ihre Geschwindigkeit passt sich automatisch dem Abstand zum Boden an: In einem engen Tunnel fliegt sie langsam, im offenen Raum hingegen schneller. Je geringer der Abstand zum Boden ist, desto schneller muss die Biene fliegen, um einen konstanten ventralen optischen Fluss aufrechtzuerhalten. Die Fähigkeit eines männlichen Nachtfalters, Pheromone wahrzunehmen, ist extrem hoch und liegt nahe an der von einem anderen Modell dieser Reihe ermittelten, außergewöhnlich niedrigen Schwelle – nahe der stochastischen Grenze, die durch das Erreichen der Geruchsrezeptoren durch nur wenige Moleküle bedingt ist. Die Antennen des Seidenspinners besitzen zahlreiche, über ihre kammartige Struktur verteilte Sinneszellen, wodurch die Fläche zum Auffangen von Duftmolekülen maximiert wird, wie ein anderes Modell dieser Reihe gezeigt hat. Eine Zunahme der Anzahl dieser Sinnesorgane steigert auch deren Erfassungskapazität.

Ein weiteres Beispiel für sensorische Spezialisierung ist die Pfadintegrationsnavigation der Wüstenameise Cataglyphis, ein Mechanismus, der ein weiteres Modell dieser Art darstellt. Diese Ameise kann in einer Umgebung, die fast keine Orientierungspunkte bietet, beträchtliche Strecken zurücklegen und mit relativ geringem Positionsfehler zu ihrem Nest zurückkehren. Sie nutzt den Sonnenstand als Kompass zur Richtungsbestimmung und einen mit ihren Schritten verbundenen Mechanismus als internen Wegmesser, wodurch sie während ihrer Reise einen Verschiebungsvektor akkumuliert. Da diese Ameise größere Strecken ohne äußere Orientierungspunkte zurücklegt, neigt der akkumulierte Positionsfehler aufgrund dieser Pfadintegration dazu, zuzunehmen, obwohl er in der Praxis überraschend gering bleibt.

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