Coho-Lachs ( Oncorhynchus kisutch ) sind erstaunliche Fische. Im pazifischen Nordwesten beheimatet, beginnen sie ihr Leben in Süßwasserströmen und ziehen dann in den offenen Ozean. Aber wenn ein Coho-Lachs das Brutalter erreicht, kehrt er zur Wasserstraße seiner Geburt zurück und legt manchmal 644 Kilometer zurück, um dorthin zu gelangen.
Betreten Sie den verstorbenen Arthur Davis Hasler. Als Ökologe und Biologe an der Universität von Wisconsin war er fasziniert von der Frage, wie diese Kreaturen ihre Heimatströme finden. Und 1960 benutzte er einen grundlegenden Grundsatz der Wissenschaft - die Hypothese -, um dies herauszufinden.
Was ist also eine Hypothese? Eine Hypothese ist eine vorläufige, überprüfbare Erklärung für ein beobachtetes Phänomen in der Natur. Hypothesen sind eng gefasst - im Gegensatz zu Theorien , die ein breites Spektrum beobachtbarer Phänomene abdecken und sich auf viele verschiedene Beweislinien stützen. In der Zwischenzeit ist eine Vorhersage ein Ergebnis, das Sie erwarten würden, wenn Ihre Hypothese oder Theorie korrekt ist.
Also zurück zu 1960 und Hasler und diese Lachse. Eine unbestätigte Idee war, dass Coho-Lachs das Sehvermögen benutzte, um ihre Heimatströme zu lokalisieren. Hasler machte sich daran, diesen Begriff (oder diese Hypothese) zu testen. Zuerst sammelte er mehrere Fische, die bereits in ihre heimischen Bäche zurückgekehrt waren. Als nächstes verband er einigen der Gefangenen die Augen - aber nicht allen -, bevor er seinen Lachs in ein weit entferntes Stück Wasser warf. Wenn die Sehkrafthypothese richtig war, konnte Hasler erwarten, dass weniger Fische mit verbundenen Augen zu ihren Heimatströmen zurückkehren.
So lief es nicht. Die Fische ohne Augenbinden kamen mit der gleichen Geschwindigkeit zurück wie ihre Gegenstücke mit verbundenen Augen. (Andere Experimente haben gezeigt, dass Geruch und nicht Sehen der Schlüssel zur Homing-Fähigkeit der Art ist.)
Obwohl Haslers Hypothese der Augenbinde widerlegt wurde, erging es anderen besser. Heute betrachten wir drei der bekanntesten Experimente in der Geschichte - und die Hypothesen, die sie getestet haben.
Ivan Pavlov und seine Hunde (1903-1935)
Die Hypothese : Wenn Hunde anfällig für konditionierte Reaktionen (Sabbern) sind, assoziiert ein Hund, der regelmäßig demselben neutralen Reiz (Metronom / Glocke) ausgesetzt ist, bevor er Futter erhält, diesen neutralen Reiz mit dem Fressen. Schließlich sollte der Hund mit einer vorhersehbaren Geschwindigkeit zu sabbern beginnen, wenn er auf diesen Reiz trifft - noch bevor tatsächlich Futter angeboten wird.
Das Experiment : Ivan Pavlov, Nobelpreisträger und ausgesprochener Kritiker des sowjetischen Kommunismus, ist ein Synonym für den besten Freund des Menschen . 1903 startete der in Russland geborene Wissenschaftler eine jahrzehntelange Reihe von Experimenten mit Hunden und konditionierten Reaktionen .
Bieten Sie einem hungrigen Hund einen Teller mit Futter an, damit es saliv wird. In diesem Zusammenhang löst der Reiz (das Essen) automatisch eine bestimmte Reaktion aus (das Sabbern). Letzteres ist eine angeborene, verlernte Reaktion auf Ersteres.
Im Gegensatz dazu ist der rhythmische Klang eines Metronoms oder einer Glocke ein neutraler Reiz. Für einen Hund hat das Geräusch keine inhärente Bedeutung, und wenn das Tier es noch nie zuvor gehört hat, wird das Geräusch keine instinktive Reaktion hervorrufen. Aber der Anblick von Essen wird es sicher .
Als Pawlow und seine Laborassistenten vor dem Füttern den Klang des Metronoms / der Glocke spielten, konditionierten die Forscher Testhunde, um Metronome / Glocken mental mit den Mahlzeiten zu verbinden. Aufgrund der wiederholten Exposition begann allein das Geräusch, den Hunden das Maul zu tränen, bevor ihnen Futter gegeben wurde.
Laut " Ivan Pavlov: Ein russisches Leben in der Wissenschaft " des Biographen Daniel P. Todes war Pawlows große Neuerung hier seine Entdeckung, dass er die Reaktion jedes Hündchens durch Messung der von ihm erzeugten Speichelmenge quantifizieren konnte. Jeder Hund sabberte vorhersehbar mit seiner eigenen konstanten Geschwindigkeit, wenn er oder sie auf einen personalisierten (und künstlichen) Hinweis auf Nahrung stieß.
Pawlow und seine Assistenten verwendeten konditionierte Antworten, um auch andere Hypothesen zur Tierphysiologie zu untersuchen. In einem bemerkenswerten Experiment wurde ein Hund auf seine Fähigkeit getestet, die Zeit zu bestimmen . Dieses besondere Hündchen erhielt immer Nahrung, wenn es ein Klicken des Metronoms mit einer Geschwindigkeit von 60 Schlägen pro Minute hörte. Aber es bekam nie etwas zu essen, nachdem man einen langsameren Schlag mit 40 Schlägen pro Minute gehört hatte. Und siehe da, Pawlows Tier begann als Reaktion auf den schnelleren Rhythmus zu salzen - aber nicht auf den langsameren . So klar, dass es die beiden rhythmischen Beats auseinanderhalten konnte.
Das Fazit : Mit der richtigen Konditionierung - und viel Geduld - können Sie einen hungrigen Hund dazu bringen, auf neutrale Reize zu reagieren, indem Sie auf Stichwort auf eine Weise speicheln, die sowohl vorhersehbar als auch wissenschaftlich quantifizierbar ist.
Isaac Newtons strahlende Prismen (1665)
Die Hypothese : Wenn weißes Sonnenlicht eine Mischung aller Farben im sichtbaren Spektrum ist - und diese sich mit unterschiedlichen Wellenlängen bewegen -, wird jede Farbe in einem anderen Winkel gebrochen, wenn ein Sonnenstrahl durch ein Glasprisma fällt.
Die Experimente : Farbe war ein wissenschaftliches Rätsel, bevor Isaac Newton dazukam. Im Sommer 1665 begann er aus der Sicherheit eines abgedunkelten Raums in Cambridge, England, mit Glasprismen zu experimentieren .
Er schnitt ein 0,63 cm großes kreisförmiges Loch in einen der Fensterläden, damit ein einziger Sonnenstrahl in den Raum eindringen konnte. Als Newton diesem Strahl ein Prisma entgegenhielt, wurde ein länglicher Fleck mehrfarbigen Lichts auf die gegenüberliegende Wand projiziert.
Dieses enthielt getrennte Schichten von rotem, orangefarbenem, gelbem, grünem, blauem, indigofarbenem und violettem Licht. Von oben nach unten war dieses Pflaster 33,65 Zentimeter groß, hatte aber nur einen Durchmesser von 6,6 Zentimetern.
Newton folgerte, dass sich diese leuchtenden Farben im Sonnenlicht selbst versteckt hatten, aber das Prisma sie in verschiedenen Winkeln bog (oder "brach"), wodurch die Farben voneinander getrennt wurden.
Trotzdem war er sich nicht hundertprozentig sicher. Also wiederholte Newton das Experiment mit einer kleinen Änderung. Diesmal nahm er ein zweites Prisma und ließ es den regenbogenartigen Lichtfleck abfangen. Sobald die gebrochenen Farben in das neue Prisma eingedrungen waren, vereinigten sie sich zu einem kreisförmigen weißen Sonnenstrahl. Mit anderen Worten, Newton nahm einen weißen Lichtstrahl, zerlegte ihn in verschiedene Farben und setzte ihn dann wieder zusammen. Was für ein ordentlicher Partytrick!
Das Fazit : Sonnenlicht ist wirklich eine Mischung aller Farben im Regenbogen - und ja, diese können durch Lichtbrechung individuell getrennt werden.
Robert Paines aufschlussreicher Seestern (1963-1969)
Die Hypothese : Wenn Raubtiere die Populationen der Organismen, die sie angreifen, begrenzen, würden wir erwarten, dass die Beutearten nach der Ausrottung eines großen Raubtiers häufiger werden.
Das Experiment : Lernen Sie Pisaster ochraceus kennen , auch bekannt als der lila Seestern (oder der lila Seestern, wenn Sie es vorziehen).
Mit einem ausziehbaren Magen ernährt sich die Kreatur von Muscheln, Napfschnecken, Seepocken, Schnecken und anderen unglücklichen Opfern. Auf einigen Felsen am Meer (und Gezeitenbecken) entlang der Küste des Bundesstaates Washington ist dieser Seestern der Apex-Raubtier.
Das Tier machte Robert Paine zu einer wissenschaftlichen Berühmtheit. Von Beruf Ökologe, war Paine fasziniert von den Umweltrollen der Top-Raubtiere. Im Juni 1963 startete er ein ehrgeiziges Experiment entlang der Mukkaw Bay im US-Bundesstaat Washington. Jahrelang hielt Paine einen felsigen Abschnitt dieser Küste völlig sternfischfrei.
Es war harte Arbeit. Paine musste regelmäßig eigensinnige Seesterne von "seinem" Aufschluss abhebeln - manchmal mit einer Brechstange. Dann würde er schmeißt sie in den Ozean.
Vor dem Experiment beobachtete Paine 15 verschiedene Tier- und Algenarten in dem Gebiet, das er testen wollte. Bis Juni 1964 - ein Jahr nach Beginn seiner Seesternreinigung - war diese Zahl auf acht gesunken .
Unkontrolliert von lila Seesternen schoss die Nonnenpopulation in die Höhe. Anschließend wurden diese durch kalifornische Muscheln ersetzt , die das Gelände dominierten. Indem die Muscheln sich in großer Zahl an Felsen verankerten, verdrängten sie andere Lebensformen. Das machte den Aufschluss für die meisten ehemaligen Bewohner unbewohnbar: Sogar Schwämme, Anemonen und Algen - Organismen, die Pisaster ochraceus nicht frisst - wurden größtenteils vertrieben.
Alle diese Arten gediehen weiterhin an einem anderen Stück Küste, das Paine unberührt ließ. Spätere Experimente überzeugten ihn davon, dass Pisaster ochraceus eine " Keystone-Art " ist, eine Kreatur, die einen unverhältnismäßigen Einfluss auf ihre Umwelt ausübt. Beseitigen Sie den Schlussstein und das gesamte System wird zerzaust.
Das Urteil : Apex-Raubtiere betreffen nicht nur die Tiere, die sie jagen. Das Entfernen eines Top-Raubtiers löst eine Kettenreaktion aus, die ein gesamtes Ökosystem grundlegend verändern kann.
JETZT IST DAS INTERESSANT
Entgegen der landläufigen Meinung verwendete Pawlow in seinen Hundeexperimenten fast nie Glocken . Stattdessen bevorzugte er Metronome, Summer, Harmoniums und Elektroschocks.
