Ingenieure entwerfen Roboter, um invasive Fische zu bekämpfen

Ein Team von Forschern hat einen Roboter entworfen, der die invasive Moskitofischart verscheucht, die den Schwanz von Süßwasserfischen und Kaulquappen abbeißt, um ihre Eier zu fressen. Die neue Studie zeigt, wie Angst das Verhalten, die Physiologie und die Fruchtbarkeit der Moskitofische verändern kann, und sie kann große Auswirkungen im Kampf gegen invasive Arten haben.

Die Studie wurde am 16. Dezember in der Zeitschrift iScience.

Inspiration aus natürlichen Raubtieren

Das internationale Team besteht aus Biologen und Ingenieuren aus Australien, den Vereinigten Staaten und Italien. Sie haben den Großmäuligen Bass, der der natürliche Feind der Moskitofische ist, untersucht, um Inspiration für die neuen Roboter zu gewinnen.

Das Team entwarf einen Roboterfisch, der das Aussehen und die Bewegungen des Großmäuligen Basses nachahmt. Mit Hilfe von Computer-Vision kann der Roboter angreifen, wenn er einen Moskitofisch erkennt, der sich Kaulquappen nähert. Die invasive Art zeigt dann ängstliches Verhalten und Stress, bevor sie Gewicht verliert, ihre Körperform verändert und ihre Fruchtbarkeit reduziert.

Giovanni Polverino ist von der University of Western Australia und Erstautor der Forschung.

“Moskitofische sind eine der 100 schlimmsten invasiven Arten der Welt, und die aktuellen Methoden, um sie auszurotten, sind zu teuer und zeitaufwändig, um ihre Verbreitung effektiv zu bekämpfen”, sagt Polverino. “Diese globale Plage ist eine ernsthafte Bedrohung für viele aquatische Tiere. Anstatt sie einzeln zu töten, präsentieren wir einen Ansatz, der bessere Strategien zur Kontrolle dieser globalen Plage liefern kann. Wir haben ihren schlimmsten Albtraum wahr gemacht: einen Roboter, der die Moskitofische verscheucht, aber nicht die anderen Tiere in der Umgebung.”

Wenn die Moskitofische in der Nähe des Roboterfisches waren, blieben sie näher beieinander und bevorzugten es, in der Mitte des Testareals zu bleiben. Sie hatten Angst, in unbekannte Gewässer zu gehen. Sie schwammen auch mit häufigeren und scharfen Wendungen im Vergleich zu denen, die nicht mit dem Roboter konfrontiert wurden.

Angst, die bleibt

Als die invasiven Arten schließlich dem Roboter entkamen, zeigten sie weiterhin Angst. Sie waren weniger aktiv, fraßen mehr Nahrung und froren länger ein, was Anzeichen von Angst für Wochen nach ihrem letzten Kontakt mit dem Roboter zeigte.

Der Roboterfisch verbesserte auch die Aussichten für die Kaulquappen, die die Moskitofische angreifen. Die invasive Art ist ein visuelles Tier, das die Umgebung durch seine Augen beobachtet, während die Kaulquappen eine schlechte Sehkraft haben und Schwierigkeiten haben, den Roboter zu sehen.

“Wir erwarteten, dass der Roboter neutral auf die Kaulquappen wirken würde, aber das war nicht der Fall”, sagt Polverino.

Da der Roboter das Verhalten der Moskitofische beeinflusste, waren die Kaulquappen bereit, das Testareal zu verlassen.

“Es stellte sich heraus, dass es ein positives Ergebnis für die Kaulquappen war. Sobald sie von der Gefahr der Moskitofische befreit waren, hatten sie keine Angst mehr. Sie sind glücklich”, fuhr Polverino fort.

Nach fünf Wochen der Experimente fanden die Forscher heraus, dass die Fische mehr Energie aufwenden, um zu entkommen, als um sich fortzupflanzen. Die Körper der Männchen wurden dünner, und ihre Schwänze wurden stärker, um schneller schwimmen zu können.

Maurizo Porfiri von der New York University ist der Senior-Autor der Forschung.

“Obwohl der im Labor gezüchtete Roboterfisch erfolgreich war, um die Moskitofische zu bekämpfen, ist er noch nicht bereit, in die Wildnis entlassen zu werden”, sagt Porfiri.

Das Team wird nun technische Herausforderungen überwinden und die Methode in kleinen, klaren Teichen in Australien testen.

“Invasive Arten sind ein großes Problem weltweit und sind die zweite Ursache für den Verlust der Artenvielfalt”, sagt Polverino. “Wir hoffen, dass unser Ansatz, bei dem wir Robotik verwenden, um die Schwächen eines unglaublich erfolgreichen Schädlings aufzudecken, die Tür zu besseren biochemischen Praktiken und dem Kampf gegen invasive Arten öffnen wird. Wir sind sehr aufgeregt darüber.”