Kapitel 2
Knochenfische
Wie Fische schwimmen
Körperform
2500 Jahre alt ist eine überlieferte Schrift aus dem alten Indien, die sich mit der Frage befasst, wie Fische schwimmen. Aristoteles' – falsche – Meinung dazu galt bis zum 19. Jahrhundert. Nun ist es gewiss nicht einfach, blitzschnelle Flossenbewegungen an einem dahinsausenden Tier in einem anderen Medium zu analysieren und zu studieren.
Es ist also kein Wunder, dass es erst seit wenigen Jahren möglich ist zu zeigen, wie der Fisch Schub erzeugt und wie sich das wiederum auf die Form des Körpers und damit auf den Wasserwiderstand auswirkt. Jedes Lebewesen im Meer hat sich seine eigene, ganz spezielle Nische im Ökosystem erobert. Im Laufe der Evolution entwickelte sich daraus die optimale Körperform.
So eignet sich der pfeilförmige Körper der Hechte, Barrakudas und ähnlicher Arten zum blitzschnellen Zustoßen. Wenn ein solcher Fisch auf der Lauer liegt, benötigt er eine sehr hohe Anfangsgeschwindigkeit, um seine Beute schnappen zu können. Die Fähigkeit, ausdauernd und schnell zu schwimmen oder gar präzise zu manövrieren – wie etwa der Falterfisch –, braucht er dafür nicht.
Der Falterfisch lebt oft nur an einem einzigen Korallenstock und bewegt sich ein Leben lang in einem Umkreis von wenigen Metern. Dafür kann er mit seinem scheibenförmigen Körper und den speziell geformten Flossen äußerst präzise agieren. Er weidet die Korallen millimetergenau dort ab, wo er seine Nahrung findet. Er muss also weder schnell beschleunigen noch ausdauernd schwimmen.
Das wiederum muss ein Thunfisch können. Er kann seinen torpedoförmigen Körper zwar weder schnell beschleunigen noch präzise manövrieren, als Freiwasserbewohner muss er jedoch schnell schwimmen und große Entfernungen zurücklegen. Damit hätten wir den dritten Spezialisten. Bewohner anderer Lebensräume, wie zum Beispiel der Brandungszone, benötigen von den drei bisher angesprochenen Spitzenleistungen eine ganz eigene Kombination:
dem Blitzstart,
der hohen Geschwindigkeit und Ausdauer,
der präzisen Manövrierfähigkeit
von allem etwas. Das sind die Alleskönner wie z.B. Brandungsbarsche. Aus den eben genannten Disziplinen aber erreichen sie keine Spitzenleistungen. Zur Gruppe der Alleskönner gehören die meisten Fische. Die Abbildung wird das hier Gesagte verdeutlichen.
Schwimmvermögen
Wie wird nun beim Fisch der Schub erzeugt? Zwei grundsätzliche Antriebsarten lassen sich dabei unterscheiden: wellenförmige und schwingende Bewegungen.
Da wäre zum einen die wellenförmige (undulatorische) Bewegung. Sie durchläuft, vom Kopf des Fisches ausgehend, den gesamten Körper und endet in der Schwanzflosse. Körper und Schwanzflosse bilden hierbei eine funktionelle Einheit. Der Körper pendelt hin und her. Haie schwimmen auf diese Weise, ebenso wie Thunfische, Makrelen, Lachse, Hechte, Barsche, Forellen und Aale. Der Aal hat dafür zusätzlich entlang des Körpers lange Flossensäume ausgebildet. Wird diese Wellenbewegung periodisch eingesetzt, eignet sie sich hervorragend sowohl zum Schnell- als auch zum Dauerschwimmen. Der Körper dieser Fische ist lang gestreckt und der Schwanzstiel charakteristisch dünn – wie es besonders ausgeprägt bei den Thunfischen und Barschen zu sehen ist.
Größe: 120 cm, Tiefe: 1 m Embudu, Süd-Male-Atoll, 2008
Die Makrele steht mit ihrem steifen, stromlinienförmigen Körper als klassisches Beispiel für schnelles und ausdauerndes Schwimmen. Ihr größter Körperquerschnitt liegt genau in der Mitte. Während der schlanke Schwanzstiel den Strömungswiderstand im Wasser verringert, sorgt die hohe, schmale Schwanzflosse für einen maximal effizienten Vortrieb.
Wird die Wellenbewegung aber nur stoßartig eingesetzt und ist die Schwanzflosse dazu noch größer, ergibt diese Schwimmart eine hohe Anfangsbeschleunigung wie bei den Zackenbarschen.
Größe: 80 cm, Tiefe: 1 m Vilamendhoo, Ari-Atoll, 2010
Schwimmform erfordert jedoch enorm viel Kraft, sodass seine Energie nach nur wenigen Schwimmstößen erst einmal verbraucht ist.
Die andere Antriebsart ist die schwingende, pendelnde (oszillierende) Flossenbewegung. Der Vortrieb wird hierbei von Flossen erzeugt, die eng am Körper sitzen und um ihre Basis rotieren. Auch hier lassen sich zwei unterschiedliche physikalische Methoden unterscheiden: flügel- und ruderartige Flossenbewegungen. Auf diese Weise schwimmen die Rifffische bei der Nahrungssuche zwischen den Korallen sowie beim Verstecken in den verzweigten, labyrinthartigen Höhlen unter den Stöcken. All diese „Gaukler“ setzen für das punktgenaue Manövrieren nicht ihren Körper, sondern ihre paarigen Flossen ein.
Ähnlich wie beim Rudern eines Bootes wird beim Schlag mit der weit aufgespreizten Flosse der Schub erzeugt und gleichzeitig gesteuert. Beim Zurückholen faltet sich die Flosse zusammen und verringert dadurch den Widerstand beim Gleiten durch das Wasser. Solche ruderartigen Flossen müssen biologisch bedingt immer an den Flanken des Körpers sitzen.
IIm Gegensatz dazu können flügelartige Flossen auch am Bauch oder am Rücken angesetzt sein. Sie erzeugen Auftrieb wie die Schwingen eines Vogels. Während die rudernden Flossen primär für den Vortrieb sorgen, sind die flügelartigen Flossen für das Steuern nach oben und unten verantwortlich. Beide Arten der Flossenbewegung zusammen ermöglichen die präzise Manövrierfähigkeit der hübschen, bunten Falter- und Kaiserfische.
Die Falterfische haben durch ihren scheibenförmigen Körper und die rund um den Schwerpunkt verteilten Flossen ideale Bedingungen, präzise zu manövrieren und sich auf der Stelle zu drehen, was ein Bonito oder ein Thunfisch mit seinem steifen, auf Schnelligkeit getrimmten Körper nicht kann.
Die verschiedenen Antriebsarten von Fischen
Verinnerlicht man sich diese Grafik, ist es viel leichter, die Fische zu erkennen und zu bestimmen. Körperform, Schwanzstiel und -Flosse sagen viel über den Lebensraum aus.
Natürlich ist die Darstellung nur sehr rudimentär. Wer es genauer haben will, lese weiter.
Im Laufe der Evolution haben Fische die unterschiedlichsten Antriebsarten entwickelt. Die wellenförmige (undulierende) Bewegung läuft bei manchen Fischen wie eine Welle durch den ganzen Körper und gibt der Schwanzflosse letztendlich die ganze Kraft für den Vortrieb.
Aus der unterschiedlichen Kombination beider Antriebsarten resultieren die verschiedenen Schwimmstile. So setzen Dauerschwimmer, die sprinten müssen, um an ihre Beute zu gelangen, die undulatorischen Bewegungen von Körper und Schwanzflosse gleichmäßig zusammen ein. Dazu sind ein starrer Rumpf, ein schlanker Schwanzstiel und eine steile, dünne Schwanzflosse erforderlich – Merkmale, wie sie Thunfische und Makrelen besitzen.
Allerdings hat diese steife Körperform auch einen Nachteil: Diese Fische können sich nur schwer drehen und haben einen großen Wendekreis. Fische, die auf der Lauer liegen und sich blitzartig auf vorbeischwimmende Beute stürzen, nutzen zwangsläufig eine andere Technik. Sie starten mit periodischen, stoßartigen Bewegungen, wie es beispielsweise die Zackenbarsche tun.
Fische, die schwingende und oszillierende Bewegungen an den zum Vortrieb genutzten Flossen einsetzen, lassen diese um ihre Basis rotieren. Muss ein Fisch exakt einen winzigen Korallenpolypen ansteuern und dabei Strömungen ausgleichen, um auf der Stelle zu bleiben, nutzt er Flossen mit kurzer Basis, die er rudernd oder schlagend einsetzt.
Dazu besitzen diese Arten meist einen scheibenförmigen Körper wie die Falterfische. Ihre Schwanzflosse ist klein und der Körper kurz, was ein Drehen um die eigene Achse erleichtert. Rund um ihren Schwerpunkt sind undulierende Flossen verteilt, wodurch sie prädestiniert für ein absolut präzises Manövrieren sind.
Die wahren Alleskönner kann man am wellenumtosten Außenriff bewundern: Kleine Riffbarsche bleiben selbst bei den wildesten Wasserbewegungen völlig unbeeindruckt fast auf der Stelle stehen. Sie beherrschen alle hier beschriebenen Schwimmtechniken gleich gut.