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Ingo Rechenberg

Ingo Rechenberg. PowerPoint-Folien zur 2. Vorlesung „Biosensorik / Bionik II“. Integrierte Leistungen von Sinnesorganen Exotische Messprinzipien in der Natur. Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet. Die Mückenantenne.

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Presentation Transcript

  1. Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 2.Vorlesung „Biosensorik/Bionik II“ Integrierte Leistungen von Sinnesorganen Exotische Messprinzipien in der Natur Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet

  2. Die Mückenantenne

  3. Der Tenor und die Mücken

  4. Antenne einer männlichen Stechmücke

  5. Antenne einer männlichen und einer weiblichen Stechmücke

  6. Lagerung der Antennenschäfte im Johnstonschen Organ

  7. 7nm Potenzialänderung

  8. Ableitung der Potenziale aus dem Johnstonschen Organ Ableitung

  9. Charakteristische Geschwindigkeit der akustisch bewegten Luftpartikel Nicht verwechseln mit der Schallgeschwindigkeit ! Ergebnis: Die Mücke besitzt ein Schallschnelle-Vektormessgerät. Die gefiederte Geißel wird von den longitudinal hin und her schwingenden Luftmolekülen mitgeschleppt. Das Verhältnis von Grundwelle zur Oberwelle bestimmt die Schlepprichtung der Geißel.

  10. Das JOHNSTON-Organ an der Basis einer Fliegenantenne Haar Antennenbasis Pedicellus Sinneszelle äußerer Skolopidienring innerer Skolopidienring Basalplatte Die Skolopidien reagieren primär auf Zug basale Skolopidien Nervenkomplex Scapus

  11. Auf-Ab-Schwingung Kipp-Schwingung Modellvorstellung zur Signalwandlung im JONSTONschen Organ In dem Modell sollen Federn als Spannungs-Sensoren nur auf Druck und nicht auf Zug reagieren

  12. Summierer Einfache Summation der Signale

  13. Mikrosystem künstliche Mückenantenne

  14. Dioden Bei Kippschwingungen ≈ doppelte Frequenz Erste experimentelle Realisierung (1976)

  15. Das Seitenlinienorgan der Fische

  16. Seitenlinienorgan des Hais Poren Schuppen Gallerte Innerer Kanal Poren Haarzellen Druck-welle ! Nervenfasern Innerer Kanal

  17. 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.

  18. Fischschwarm Man fühlt sich gegenseitig über das Seitenlinienorgan

  19. Elektroortung bei Fischen

  20. Poren Das elektrorezeptive System des Hais Lorenzinische Ampullen (= modifizierte Haarzellen)

  21. Hammerhai beim Abscannen des Meeresbodens „EEG“ einer verborgenen Scholle Passive Elektroortung

  22. 400 Hz Elefantenrüsselfisch (Gnathonemus petersii) Aktive Elektroortung

  23. leitend nichtleitend Feldverzerrung

  24. 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.

  25. Frequenzanalyse in der Cochlea

  26. Tektorialmembran Äußere Haarzellen Innere Haarzellen Cochlea Basilarmembran Die äußeren Haarzellen wirken durch eine Verlängerung als „Servomotor“

  27. Gehörknöchelchen Ovales Fenster Rundes Fenster Wanderwelle Basilarmembran Hammer Amboss Steigbügel Cochläre Tennwand Trommelfell Wanderwelle in der Cochlea

  28. Zirpen einer Grille Quaken eines Ochsenfroschs Wanderwellenmaximum bei einem hohen und einem tiefen Ton

  29. Ultraschallortung der Fledermäuse

  30. Doppler-Kompensation Echoortung der Fledermaus

  31. Die Navigation der Bienen

  32. Der Akteur und die Requisiten

  33. Honigbiene fliegt durch einen optisch gemusterten Tunnel ( Preisgekröntes Foto von Marco Kleinhenz )

  34. Schwänzeltanz mit 4 Nachfolgerinnen Schwänzeltanz mit großer Gefolgschaft

  35. Bienentanz Richtungsweisung auf der vertikalen Wabenfläche

  36. Tanztempo und Entfernung des Futterplatzes

  37. Polarisationsfolie Polarisationsmuster des Himmels

  38. Polarisationsrichtung Sternfolie von Karl von Frisch

  39. Bienenflug über ein Gewässer bei Wind

  40. 40 km/h 60 km Flensburg 200 km/h 300 km Hannover

  41. Wind 8 m/s Flugweg Abdrift durch Seitenwind

  42. Foto: Gabriele Jesdinsky Rüsselkäfer

  43. Mathematisches Modell Verhaltensphysiologische Methode Kontrollierte Reizgebung Messung der Reaktion

  44. Der Spangenglobus

  45. 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

  46. Bei 100 Käferentscheidungen

  47. Die Grille läuft auf einer luftgelagerten Styropor-Kugel. Das rotierende Streifenmuster erzeugt eine Drehreaktion. Messung der optomotorischen Reaktion einer laufenden Grille (1999)

  48. Mathematisches Modell

  49. Übertragungsfunktion: Zwei-Ommatidien-Schaltung

  50. Montage an ein Motorflugzeug Abdriftsensor nach dem Vorbild des Bienenauges (1977) Erprobung am Segelflugzeug ASK13

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