Folie 1

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Ingo Rechenberg
PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung Bionik II /
Biosensorik
Integrierte Leistungen von Sinnesorganen
Exotische
Messprinzipien in der Natur
Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle
gestattet
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Die Mückenantenne
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Der Tenor und die Mücken
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Antenne einer männlichen Stechmücke
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Antenne einer männlichen und einer weiblichen
Stechmücke
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Lagerung der Antennenschäfte im Johnstonschen
Organ
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7 nm Potenzialänderung
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Ableitung der Potenziale aus dem Johnstonschen
Organ
Ableitung
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Das JOHNSTON-Organ an der Basis einer
Fliegenantenne
Haar
Antennenbasis
Pedicellus
Sinneszelle
äußerer Skolopidienring
innerer Skolopidienring
Basalplatte
basale Skolopidien
Nervenkomplex
Scapus
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Ergebnis
Die Mücke besitzt ein Schallschnelle-Vektormessger
ät. Die gefiederte Geißel wird von den
longitudinal hin und her schwingenden
Luftmolekülen mitgeschleppt. Das Verhältnis von
Grundwelle zur Oberwelle bestimmt die
Schlepprichtung der Geißel.
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Mikrosystem künstliche Mückenantenne
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Bei Kippschwingungen doppelte Frequenz
Erste experimentelle Realisierung (1976)
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Das Seitenlinienorgan der Fische
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Seitenlinienorgan des Hais
Poren
Schuppen
Gallerte
Innerer Kanal
Poren
Haarzellen
Druck-welle !
Nervenfasern
Innerer Kanal
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Artspezifische Strömungsspur
Sonnenbarsch
Buntbarsch
Kugelfisch
These Fische hinterlassen eine Strömungsspur,
die noch nach Minuten über das Seitenlinienorgan
gefühlt wird.
H. Bleckmann und W. Hanke Journal of
Experimental Biology 207, S. 1585-1596.
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Fischschwarm
Man fühlt sich gegenseitig über
das Seitenlinienorgan
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Elektroortung bei Fischen
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Poren
Das elektrorezeptive System des Hais
Lorenzinische Ampullen
( modifizierte Haarzellen)
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Hammerhai beim Abscannen des Meeresbodens
EEG einer verborgenen Scholle
Passive Elektroortung
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400 Hz
Elefantenrüsselfisch (Gnathonemus petersii)
Aktive Elektroortung
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leitend
nichtleitend
Feldverzerrung
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Um die Fähigkeit der Elektroortung von G.
petersii zu testen, wurden einzelnen Tieren nach
dem Zufallsprinzip unterschiedlich entfernte
Objekte hinter zwei Öffnungen in einer Trennwand
präsentiert. Schwamm der Fisch durch das Tor,
hinter dem sich das weiter entfernte Objekt
befand, wurde er belohnt.
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Frequenzanalyse in der Cochlea
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Tektorialmembran
Äußere Haarzellen
Innere Haarzellen
Cochlea
Basilarmembran
Die äußeren Haarzellen wirken durch eine
Verlängerung als Servomotor
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Amboss
Hammer
Steigbügel
Cochläre Tennwand
Trommelfell
Wanderwelle in der Cochlea
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Wanderwellenmaximum bei einem hohen und einem
tiefen Ton
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Ultraschallortung der Fledermäuse
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Echoortung der Fledermaus
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Die Navigation der Bienen
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Die Akteure
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Honigbiene fliegt durch einen optisch gemusterten
Tunnel
( Preisgekröntes Foto von Marco Kleinhenz )
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Schwänzeltanz mit 4 Nachfolgerinnen
Schwänzeltanz mit großer Gefolgschaft
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Bienentanz
Richtungsweisung auf der vertikalen Wabenfläche
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Tanztempo und Entfernung des Futterplatzes
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Polarisationsfolie
Polarisationsmuster des Himmels
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Polarisationsrichtung
Sternfolie von Karl von Frisch
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Bienenflug über ein Gewässer bei Wind
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Wind
Flugweg
Abdrift durch Seitenwind
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Foto Gabriele Jesdinsky
Rüsselkäfer
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Mathematisches Modell
Verhaltensphysiologische Methode
Kontrollierte Reizgebung Messung der
Reaktion
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Der Spangenglobus
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Der klassische Rüsselkäferversuch
von Hassenstein und
Reichardt (1948-1952)
Spangenglobus und Korrelationsauswertung Der
Käfer Chlorophanus trägt, für die Dauer des
Ver-suchs freischwebend fixiert, den aus Stroh
gefertig-ten Spangenglobus in seinen Füßen mit
eigener Kraft, und dreht ihn, indem er vorwärts
läuft. Gewicht des Spangenglobus 0,1
g Durchmesser des Spangenglobus 29 mm
Optischer Korrelationssensor
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Bei 100 Käferentscheidungen
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Die Grille läuft auf einer luftgelagerten
Styropor-Kugel. Das rotierende Streifenmuster
erzeugt eine Drehreaktion.
Messung der optomotorischen Reaktion einer
laufenden Grille (1999)
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Übertragungsfunktion
Zwei-Ommatidien-Schaltung
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Montage an ein Motorflugzeug
Abdriftsensor nach dem Vorbild des Bienenauges
(1977)
Erprobung am Segelflugzeug ASK 13
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Das Gyroskop der Wiesenschnake
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Foto M. Wiora
Der schwingende Kreisel der Wiesenschnake
Foto Klaus Maritschnigg
Schwingkölbchen
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Exotische Messprinzipien der Natur
Zusammenfassung
1. Die Mückenantenne als Schallschnelle-Vektormess
gerät
2. Das Seitenlinienorgan als Fernfühlmessgerät
(Ferntastsinn)
3. Das EEG-Messsystem des Hais
4. Elektrische Umgebungsabtastung durch den
Elefantenrüsselfisch
5. Die Cochlea als Wanderwellen-Frequenanalysator
6. Die Dopplerregelung bei der Echoortung der
Fledermaus
7. Die berührungslose Geschwindigkeitsmessung der
Bienen
8. Der rotationslose Kreiselkompass der
Wiesenschnake
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Ende