Fische – Körperform und Schwimmblase
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Grundlagen zum Thema Fische – Körperform und Schwimmblase
Wie du weißt, leben Fische im Wasser. Vielleicht ist dir auch schon einmal aufgefallen, dass alle Fische ähnliche Körperformen haben. Doch warum ist das so? Das wirst du im Folgenden erfahren!
Und weißt du auch, warum Fische nahezu schwerelos im Wasser schweben können? Vielleicht hast du in der Grundschule schon einmal etwas von der sogenannten Schwimmblase von Fischen gehört. Falls nicht, erklären wir dir im Video und in dem nachfolgenden Text, was eine Schwimmblase ist und warum die Körperform der Fische in direkter Verbindung mit der Schwimmblase steht.
Körperform der Fische
Beim Betrachten von unterschiedlichen Fischen fällt auf, dass die meisten Fische eine ähnliche Körperform haben. Am Kopf und am Schwanz läuft der Körper spitz zu. Je nach Art kann diese Form stärker oder schwächer ausgeprägt sein. Diese spezielle Form wird als spindelförmig bezeichnet. In der Fachsprache spricht man von einem stromlinienförmigen Körperbau.
Bei schnell schwimmenden Fischen, zum Beispiel bei Raubfischen, ist die spindelförmige Körperform stärker ausgeprägt. Langsam schwimmende Fische oder Fische, die auf dem Grund des Gewässers leben, haben meist eine abgeschwächte spindelförmige Körperform.
Aber warum haben Fische eine solche Körperform und warum gibt es Unterschiede bei langsamen und schnellen Fischen? Ganz einfach: Je spitzer der Körper zuläuft, desto weniger Widerstand hat der Fisch im Wasser und desto schneller kann er sich fortbewegen. Dadurch spart der Fisch sehr viel Energie. Der Kraftaufwand wird reduziert und der Fisch kann schnell durch das Wasser gleiten. Daher ist die spindelförmige Form bei schnell schwimmenden Fischen deutlich stärker ausgeprägt.
Wusstest du, dass sich der Mensch den spindelförmigen Körperbau von Fischen als Vorbild für den Bau von Schiffen genommen hat? Wenn du darauf achtest, erkennst du die spitz zulaufende Form eines Schiffs und die Ähnlichkeit mit einem Fischkörper.
Schwimmblase der Fische
Nicht nur die Körperform des Fischs ist an das Schwimmen angepasst – er hat auch eine sogenannte Schwimmblase. Diese lernst du im Folgenden kennen.
Was ist eine Schwimmblase?
Die Erklärung für eine Schwimmblase bei Fischen ist ganz einfach. Im Grunde ist die Schwimmblase ein zusätzliches Organ, das im Bauch der Fische liegt. Die Schwimmblase ist ein Hautsack, der mit Luft gefüllt wird. Aber nicht alle Fische besitzen eine Schwimmblase.
Was macht eine Schwimmblase?
Inzwischen weißt du, was eine Schwimmblase ist. Aber wozu ist sie gut?
Die Funktion der Schwimmblase bei Fischen ist einzigartig. Sie ermöglicht den Auftrieb im Wasser. Je mehr Luft in der Schwimmblase ist, desto näher befindet sich der Fisch an der Oberfläche. Wenn der Fisch Richtung Boden schwimmt, wird seine Schwimmblase durch den Wasserdruck zusammengedrückt. Dadurch verringert sich der Auftrieb. So kann der Fisch in verschiedenen Wassertiefen schweben.
Wie können wir die Funktionsweise der Schwimmblase verstehen?
Die Dichte eines Fischs wäre ohne Schwimmblase viel höher als die des Wassers. Demnach würde der Fisch zu Boden sinken, wenn er nicht permanent schwimmen würde. Die ständige Bewegung würde den Fisch sehr viel Energie kosten und das Tier müsste Unmengen an Nahrung aufnehmen. Durch die Luft in der Schwimmblase ist die Dichte des Fischs nicht oder zumindest nicht immer höher als die des Wassers. Mithilfe der Blase wird die Dichte des Fisches reguliert.
Wenn die optimale Luftmenge in der Schwimmblase vorhanden ist, kann der Fisch die Kraft, die ihn durch sein eigenes Körpergewicht nach unten ziehen würde, und die Auftriebskraft des Wassers ausgleichen. Somit kann der Fisch im Wasser schweben.
In der nachfolgenden Abbildung kannst du dir noch einmal den Mechanismus der Schwimmblase anschauen.
Welche Fische haben eine Schwimmblase?
Nicht alle Fische besitzen eine Schwimmblase. Die meisten Fische ohne Schwimmblase sind Grundfische, die ihr Leben auf dem Boden von Gewässern verbringen. Beispielsweise haben die meisten Welse keine Schwimmblase.
Zusammenfassung zum Video Fische – Körperform und Schwimmblase
- Fische können aufgrund ihres spindelförmigen Körperbaus leicht und mit relativ wenig Energieaufwand durch das Wasser gleiten.
- Die Schwimmblase ist ein mit Luft gefüllter Hautsack im Inneren des Fischs. Dieser ermöglicht das Schweben in unterschiedlichen Wassertiefen.
- Fische können im Wasser schweben, wenn in der Schwimmblase die optimale Luftmenge vorhanden ist.
Dass die Schwimmblase in der Biologie der Fische ein sehr nützliches Organ ist, kannst du jetzt bestimmt nachvollziehen. In dem Arbeitsblatt zum Video Körperform und Schwimmblase der Fische kannst du dein neues Wissen überprüfen. Wenn du demnächst ein Referat über dieses Thema halten solltest, bist du sehr gut vorbereitet.
Transkript Fische – Körperform und Schwimmblase
Schau dir die beiden Fische – Kugel- und Schwertfisch – einmal „genau“ an. Welcher kann wohl besser und somit „schneller“ durchs Wasser gleiten? Schreibe deine Antwort in die Kommentare! Dir ist sicher aufgefallen, dass die „Körper“ der beiden ganz unterschiedlich geformt sind. Was könnte dies mit deren Gleitleistung im Wasser zu tun haben? Dieses Rätsel wollen wir in diesem Video zur „Körperform“ von Fischen lösen. Außerdem erfährst du etwas über die Funktion der „Schwimmblase“, ein besonderes Organ der Fische. Also: nehmen wir einmal an, die beiden Fische machen ein „Wettgleiten“. Dazu machen wir gleich ein Experiment, bei dem ausschließlich die „Form“ ihrer Körper eine Rolle spielt. Doch zuerst die Frage: wie könnte man die „Körperform der Fische“ beschreiben? Der Körper der meisten Fische – so auch der des Schwertfischs – ist vorne und hinten abgeflacht und verläuft in der Mitte dicker. Diese Form ähnelt einer „Spindel“ und wird daher auch Spindelform genannt. Sie ist bei verschiedenen Fischen unterschiedlich stark ausgeprägt. „Normalerweise“ ist dies auch bei dem Kugelfisch der Fall. Nur hat er sich gerade aufgepustet, um auf Angreifer abschreckend zu wirken. Lass uns mit unserem Experiment beginnen! Dies ist ein Glaszylinder voll Wasser. Und das sind unterschiedliche „Formen“, die alle das „gleiche“ Gewicht haben. Die „Spindelform“ steht exemplarisch für unseren „Schwertfisch“. Die „Kugel“ steht exemplarisch für unseren „Kugelfisch“. Zum Vergleich haben wir noch einen „Zylinder“ und einen „Tropfen“ geformt. Wir lassen die Formen gleich nacheinander in den Glaszylinder fallen und stoppen dabei die Zeit, die die Formen benötigen, um auf den Grund des Gefäßes zu sinken. Das sind die Ergebnisse: der tropfenförmige Körper braucht „eins Komma neun“ Sekunden, der zylinderförmige Körper „neun Komma vier“ Sekunden, der kugelförmige Körper braucht „vier Komma drei“ Sekunden, und der spindelförmige Körper „unter einer“ Sekunde. Dieser gleitet also am schnellsten durchs Wasser. Doch wie ist das zu erklären? Wenn ein Gegenstand durchs Wasser gleitet, wird Wasser „verdrängt“. Je besser das Wasser an ihm „vorbeiströmen“ kann, desto weniger Kraft ist nötig, um eine Vorwärtsbewegung auszuführen. Der „Widerstand“ ist geringer. An der „Spindelform“ kann das Wasser also am besten vorbeiströmen. Sie wird daher auch „Stromlinienform“ genannt. Dies ist wahrscheinlich auch der Grund, weshalb wir „niemals“ zylinderförmige – oder gar würfelförmige – Fische im Wasser sehen. Der „Schwertfisch“ hat das „Wettgleiten“ gewonnen, herzlichen Glückwunsch! Jetzt wissen wir bereits, dass die meisten Fische aufgrund ihrer „Körperform“ sehr gut durchs Wasser gleiten können. Aber wie gelingt es ihnen, sich auf unterschiedliche Ebenen im Wasser zu begeben, „ohne“ dafür ihre Flossen zu benutzen? Dazu verwenden sie ein besonderes Organ – die Schwimmblase. Diese ist ein mit „Gas“ gefüllter „Hautsack“ im Inneren des Fischkörpers, welcher durch das „Zu- oder Ablassen“ von Gas „größer oder kleiner“ wird. Die Funktionsweise der Schwimmblase soll dir ebenfalls anhand eines „Modellexperiments“ verdeutlicht werden. Hierzu benötigen wir ein „Wasserbecken“ mit einer „Glasflasche“. Diese soll unseren „Fisch“ darstellen. Der „Ballon“ in der Flasche modelliert die „Schwimmblase“. Pustet man in den „Schlauch“ und lässt somit „Luft in den Ballon“ strömen, beginnt die Flasche zu „steigen“. Je „mehr“ Luft, desto „höher“ steigt die Flasche mit dem Ballon im Inneren. So funktioniert im Prinzip auch die „Schwimmblase“. Je nachdem, in welcher „Wassertiefe“ der Fisch schwimmen möchte, füllt er die „Schwimmblase“ mit „mehr“ oder „weniger Luft“, um zu „steigen“, zu „schweben“ oder zu „sinken“. Ganz schön raffiniert, oder? Es gibt übrigens auch Fische „ohne“ Schwimmblase. „Grundfische“, wie etwa „Welse“, bleiben ohnehin lieber auf dem Grund. Und dafür benötigen sie eben „keine Schwimmblase“. Was hast du heute alles über Fische erfahren? Fassen wir noch einmal zusammen. Dank ihrer „spindelförmigen“ Körperform können Fische in der Regel besser durchs Wasser gleiten, da diese „wenig Widerstand“ bildet und das Wasser gut an ihnen „vorbeiströmen“ kann. Deshalb wird diese Form auch „Stromlinienform“ genannt. Beim Schwimmen in unterschiedlichen Wassertiefen hilft ihnen die sogenannte „Schwimmblase“. Tja und nun schwimmt der „Schwertfisch“ dem „Kugelfisch“ gnadenlos davon. Dann schaut „der“ eben mal, was an der Wasseroberfläche so abgeht.
Fische – Körperform und Schwimmblase Übung
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Nenne die günstigste Körperform der Fische.
TippsJe mehr sich die Körperform eines Fischs der Stromlinienform nähert, umso schneller kann er schwimmen.
Eine Spindel ist vorne und hinten abgeflacht und wird zur Mitte hin dicker.
LösungDie meisten Fische haben einen spindelförmigen Körperbau, den man auch als stromlinienförmig bezeichnet. Durch diese Form bieten Fische dem Wasser nur geringen Widerstand und benötigen dadurch weniger Kraft beim Gleiten durch das Wasser.
Je kantiger die Köperform ist, umso mehr Widerstand bietet der Fisch dem Wasser und umso mehr Kraft muss aufgebracht werden, um durchs Wasser zu gleiten.
Im Schiffbau dient die Stromlinienform der Fische als Vorbild beim Bau vom Bug der Schiffe. -
Stelle den Einfluss der Körperform auf die Gleitfähigkeit im Wasser dar.
TippsBei diesem Versuch geht es um den Strömungswiderstand, den ein Körper im Wasser besitzt.
LösungBei gleich schweren Gegenständen entscheidet die Form darüber, wie schnell ein Körper durch das Wasser gleiten kann. Die Form eines Gegenstands hat einen deutlichen Einfluss auf seinen Strömungswiderstand.
Der spindelförmige Körper mit der flachen und nach vorn und hinten spitz zulaufenden Form gleitet am schnellsten durch das Wasser. Er besitzt den geringsten Strömungswiderstand. Auch schnell gleitet der tropfenförmige Gegenstand. Die Kugel ist schon deutlich langsamer unterwegs. Am langsamsten gleitet der Zylinder durch das Wasser.
Für die Fortbewegung im Wasser ist also die Spindelform besonders gut geeignet. Viele Fische besitzen einen spindelförmigen Körperbau. Ihre Form wird auch stromlinienförmig genannt. Sie können damit ideal durch das Wasser gleiten.
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Ordne die Fische nach ihrer Geschwindigkeit.
TippsBei schnell schwimmenden Fischen, zum Beispiel bei Raubfischen, ist die spindelförmige Körperform stärker ausgeprägt.
Je spitzer der Körper nach vorne und hinten zuläuft, desto weniger Widerstand hat der Fisch im Wasser.
LösungJe spitzer der Körper nach vorne und hinten zuläuft, desto weniger Widerstand hat ein Fisch im Wasser und desto schneller kann er sich fortbewegen. Dadurch spart der Fisch sehr viel Energie. Der Kraftaufwand wird reduziert und der Fisch kann schnell durch das Wasser gleiten. Daher ist die spindelförmige Form bei schnell schwimmenden Fischen deutlich stärker ausgeprägt.
Die schnellsten Fische der Welt gehören alle zu den Schwertfischverwandten. Der Marlin und der Fächerfisch halten dabei den Rekord mit etwa 110 km/h. Das Bild mit dem Fisch, der gerade aus dem Wasser springt, zeigt einen Marlin.
Der Lachs kann eine Geschwindigkeit von bis zu 16 km/h erreichen.
Der Mondfisch, der zu den Kugelfischartigen gehört, ist deutlich langsamer unterwegs. Er kann eine Geschwindigkeit von ca. 3 km/h erreichen und hat eine rundliche Form, wie du auf dem Bild erkennen kannst.
Seepferdchen sind eher schlechte Schwimmer. Ihre aufrechte Körperform ähnelt auch gar nicht mehr der Stromlinienform. Mit gerade einmal 0,015 km/h ist das Zwerg-Seepferdchen der langsamste Fisch der Welt. Auf dem Foto siehst du jedoch eine andere Seepferdchenart. -
Gib an, wie die Schwimmblase eines Fischs funktioniert.
TippsDie Schwimmblase des Fischs verhält sich wie ein mit Luft gefüllter Luftballon im Wasser.
LösungIst die Schwimmblase eines Fischs mit sehr viel Luft gefüllt, dann steigt der Fisch auf zur Wasseroberfläche.
Beinhaltet die Schwimmblase genau so viel Luft, dass die Dichte des Fischs gleich der Dichte des Wassers ist, dann schwebt der Fisch im Wasser.
Ist wenig oder keine Luft in der Schwimmblase, dann sinkt der Fisch nach unten.
Verfolgt man einen Fisch also von der Wasseroberfläche bis hin zum Grund des Wassers, so nimmt die Menge an Luft in der Schwimmblase immer mehr ab. -
Gib an, welcher der Fische keine Schwimmblase besitzt.
TippsFische, die sich nur am Grund des Wassers aufhalten, haben meistens keine Schwimmblase.
Nur einer der Fische besitzt keine Schwimmblase.
LösungMithilfe der Schwimmblase können Fische ideal im Wasser schweben. Zu diesen Fischen gehören die meisten Knochenfische, z. B. Hechte und Lachse. Auch der Kugelfisch, der auf dem ersten Foto zu sehen ist, besitzt eine Schwimmblase.
Es gibt aber auch Fische ohne Schwimmblase.
So besitzen die meisten Grund- und Bodenfische keine Schwimmblase. Dazu gehört auch die auf dem Foto dargestellte erwachsene Scholle. Du kannst sie an ihrer platten Form erkennen und daran, dass sie am Grund des Wassers schwimmt. -
Erkläre, welchen Einfluss der Wasserdruck auf die Schwimmblase und das Schwimmverhalten der Fische hat.
TippsDer Wasserdruck steigt mit der Tiefe.
Ist die Dichte eines Körpers größer als die Dichte von Wasser, dann sinkt der Körper im Wasser ab.
LösungAllgemein lässt sich sagen, dass der Wasserdruck mit der Tiefe steigt. Je tiefer man taucht, desto höher ist also der Wasserdruck.
Ist die Dichte eines Körpers höher als die Dichte von Wasser, so sinkt der Körper im Wasser. Ist die Dichte eines Körpers kleiner als die Dichte von Wasser, so steigt der Körper im Wasser auf.Wenn der Fisch in die Tiefe schwimmt, presst der zunehmende Wasserdruck seine Schwimmblase zusammen, sie wird dadurch kleiner. Das gleicht der Fisch aus, indem er Luft nachfüllt, um nicht vollständig abzusinken.
Beim Schweben verändern sich Wasserdruck und Größe der Schwimmblase nicht. Die Dichte des Fischs ist gleich der Dichte des Wassers. Der Fisch bleibt auf gleicher Höhe, er schwebt.
Will ein Fisch aufsteigen, genügen oft Flossenbewegungen. Denn dadurch erreicht er eine geringere Wassertiefe, in der der Wasserdruck kleiner ist und somit die gasgefüllte Schwimmblase nicht mehr so stark zusammengedrückt wird. Die Schwimmblase vergrößert sich daher.
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