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Der Elefantenrüssel ist ständig biegsam und kann sich verdrehen, biegen, strecken, verkürzen und versteifen – und das alles ohne Unterstützung durch einen Knochen. Ein Team von Wissenschaftlern der Universität Genf hat das hochentwickelte Organ untersucht. Nicht bei indischen Elefanten (wie hier im Zoo Zürich), sondern bei ihren afrikanischen Verwandten.
Der Elefantenrüssel ist ständig biegsam und kann sich verdrehen, biegen, strecken, verkürzen und versteifen – und das alles ohne Unterstützung durch einen Knochen. Ein Team von Wissenschaftlern der Universität Genf hat das hochentwickelte Organ untersucht. Nicht bei indischen Elefanten (wie hier im Zoo Zürich), sondern bei ihren afrikanischen Verwandten.
Bild: HANDOUT ZOO ZUERICH

So haben Schweizer Forscher die Geheimnisse des Elefantenrüssels entschlüsselt

Die Tiere haben bemerkenswerte Strategien entwickelt, um die biomechanische Komplexität ihres Rüssels zu reduzieren.
23.08.2021, 17:0025.08.2021, 13:11

Forschende der Universität Genf haben die Bausteine der vielfältigen Bewegungen entschlüsselt, die Elefanten mit ihrem Rüssel durchführen. Dies könnte helfen, Robotern ganz neue Fähigkeiten zu verleihen, berichten sie im Fachmagazin «Current Biology».

Die tausenden Muskeln des Elefantenrüssels verleihen diesem eine erstaunliche Beweglichkeit – von Verdrehung, Biegung, Dehnung, Verkürzung bis hin zur Versteifung.

Mit dem Riechorgan, das keine Knochen besitzt, greifen die Elefanten nach einzelnen Grashalmen und tragen Lasten bis zu 270 Kilogramm.

Die Genfer Forschenden um Michel Milinkovitch, Professor am Departement für Genetik und Evolution, fanden nun heraus, dass Elefanten für die vielfältigen Bewegungen auf einen Baukasten von 17 Grundbewegungen zurückgreifen.

«Sie setzen die einzelnen Bausteine so zusammen, dass im Prinzip eine sehr grosse Zahl von Bewegungen möglich ist», sagte Milinkovitch im Gespräch mit der Nachrichtenagentur Keystone-SDA.

Das (sehenswerte) Erklärvideo:

«Die beobachteten Bewegungen waren unglaublich.»
Michel Milinkovitch

Wie ging man vor?

Für die Studie stellten die Forschenden zwei in Südafrika lebenden Elefantenmännchen eine Reihe von Geschicklichkeitsaufgaben. Sie liessen die Tiere mit deren Rüssel Zylinder, Würfel, Kugeln, Ringe und Kegel aus Holz, Aluminium und Stahl in verschiedenen Grössen ergreifen, heben und an einem vorgegebenen Ort ablegen. Während die Elefanten die Aufgaben mit erstaunlicher Kreativität absolvierten (und dafür ein Leckerli erhielten), zeichneten die Forschenden die Bewegungsabläufe der mit Reflektoren bekleideten Rüssel mit Infrarot- und herkömmlichen Kameras auf.

Sie beobachteten beispielsweise, dass die Elefanten eine leichte Holzscheibe an den Rüssel saugten und so transportierten. Bei einer schweren Metallplatte hingegen diente die Saugkraft dazu, das Objekt in sicherer Position zu halten, während sie ihren Rüssel um die Scheibe wickelten.

Eine eigenartige Strategie wandten die Elefanten an, wenn sich das zu greifende Objekt seitlich von ihnen befand: Sie bildeten mit dem Rüssel Knicks zwischen starren Segmente, die wie durch Gelenke miteinander verbunden schienen. Das Bild glich einem am Ellbogen und Handgelenk gebeugten menschlichem Arm. «Die beobachteten Bewegungen waren unglaublich», sagte Milinkovitch.

Ein Multitalent-Roboter als Ziel

Im Labor in Genf schoben die Forschenden ausserdem Rüssel von zwei verstorbenen Zoo-Elefanten in den Computer- und Magnetresonanztomografen, um die verschiedenen Muskeln sichtbar zu machen. Unter anderem mit diesen und den während der Feldarbeit gewonnen Informationen gelang es ihnen, in Computermodellen die Bewegungen der Rüssel detailliert in 3D nachzubilden.

Diese detailgetreuen Analysen des Elefantenrüssels werden gemäss Milinkovitch in ein Robotik-Projekt fliessen. Bisherige Roboter seien ausserordentlich gut darin, eine einzige Bewegung auszuführen. Bei neuen Aufgaben kämen die Roboter aber an ihre Grenzen. «Das Ziel wäre es, einen komplett neuen Roboter zu entwickeln, der aus weichen Materialien besteht und verschiedenste Bewegungsabläufe beherrscht», so der Genfer Forscher. Er denkt dabei etwa an einen Roboter, der einer gebrechlichen Personen helfen könnte, nach einer Tasse zu greifen oder sie beim Aufstehen zu unterstützen.

Quellen

(dsc/sda)

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quelle: x02943 / athit perawongmetha
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