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In vielen Aquarien ist neben dem Becken des "Zitteraals" eine Glühbirne angebracht. Der Strom, den der Fisch erzeugt, kann die Birne sogar zum Leuchten bringen. Wie genau aber die Fische Elektrizität produzieren, hat sich eine Leonardo-Hörerin gefragt.
Die Kleine Anfrage hat zusammen mit Forschern an der Berliner Humbolt-Universität den Fischen beim Stromerzeugenzugehört.

Erfolgsprinzip

Das Organ, mit dem elektrische Fische Spannung produzieren können, heißt elektrisches Organ. Knorpelfische wie Rochen und Knochenfische haben in insgesamt 7 Gruppen unabhängig in der Evolution dieses Organ aus Muskelzellen ausgebildet. Daran wird deutlich, dass es sich um ein sehr erfolgreiches Prinzip handelt und den Trägern solcher Organe Vorteile verschafft. Südamerikanische Messerfische z.B. leben in recht trübem Wasser und können sich auf ihre Augensicht nicht immer verlassen. Mit dem elektrischen Organ entsenden sie Stromstöße, anhand deren Reflexion sie sich orientieren können.

Kleine Batterie, große Batterie

Bei den elektrischen Fischen unterscheidet man schwach und stark elektrische Fische. Die Einteilung beruht auf der Höhe der erzeugten Spannung. Schwach elektrische Fische wie z.B. der zu den Nilhechten zählende Tapirfisch erreichen Spannungen von einem bis 20 Volt, stark elektrische Fische wie der elektrische Aal bis zu 700 Volt.

Wie Münzen in einer Geldrolle

Die kleinste Einheit des elektrischen Organs ist die elektrische Zelle – Elektrozyte. Stapelartig wie Münzen in einer Geldrolle sind sie in der Rumpfmuskulatur angeordnet und in Reihe geschaltet. Das Prinzip der Entladung beruht darauf, dass alle Elektrischen Zellen kurzfristig durch einen Reiz zu Batterien werden, die in Reihe geschaltet sind. Im Detail passiert in der Elektrozyte folgendes: Elektrozyten haben eine Membran um sich herum, die ein Außenmedium von einem Innenmedium trennt. Im Ruhezustand sind die geladenen Teilchen im Medium so verteilt, dass außen eine positive Ladung herrscht, innen eine negative, insgesamt sich die Ladungen aber ausgleichen. Empfängt eine elektrische Zelle einen Reiz durch eine Nervenzelle, eine so genannte Aktivierung durch z.B. Wasserbewegung eines anderen Fisches, verändert sich die Membraneigenschaft lokal. Es kommt es zu einer Ladungsumverteilung. Die Vorderseite der Zelle ist dann anders geladen als die hintere, es ist ein Dipol entstanden und zwischen beiden Teilen – durch die Membran getrennt – besteht eine Potentialdifferenz. Die Spannung ist die eigentliche Entladung.

Hochspannung

Schwach elektrische Fische schalten ungefähr hundert solcher Elektrozyten in Reihe, der elektrische Aal jedoch bis zu 6000. Er erzeugt damit eine Spannung von bis zu 700 Volt. Eine solche Spannung bringt eine Glühbirne zum Leuchten. Solche Stromstöße können für Menschen recht unangenehm werden, besonders dann wenn sie einen elektrischen Aal an Kopf und Schwanzflosse außerhalb des Wasser in den Händen halten, der Fisch entlädt und der Strom durch den menschlichen Körper fließt. Allerdings sind Professor Kirschbaum von der Humboldt-Universität, der in seinen Aquarien viele elektrische Fische hält, keine Fälle bekannt, bei denen Menschen durch Stromstöße von elektrischen Fischen ums Leben gekommen sind.

Manuskript

Lehrfilm über den elektrischen Aal in s/w auf Englisch