Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Hakai-Magazin.
Stingray 12 ist für ein Tier, das mit einem Abzieher abgewischt wird, überraschend ruhig. Der Rochen, etwa so groß wie ein Essteller, liegt im Sand eines Beckens, das etwa so groß ist wie eine Tiefkühltruhe; sogar die goldenen Augen auf seinem Kopf sind im Sediment vergraben. Er bleibt regungslos, während der Forscher Ben Perlman von der California State University in Long Beach (CSULB) vorsichtig den Sand von seinem braun gefleckten Körper schiebt – der Abzieher bietet dem Wissenschaftler ein wenig Schutz vor den gefährlich aussehenden Widerhaken, die auf halber Höhe aus dem Schwanz von Stingray 12 herausragen.
„Tut mir leid, Sie zu stören“, murmelt Perlman.
Sechs Studenten schauen ihm über die Schulter, und eine davon, Carly Brenner, tritt vor und hält einen 3D-gedruckten menschlichen Fuß aus Silikon in der Hand, der auf ein PVC-Rohr geklebt ist.
„Ein bisschen näher, ein bisschen näher“, weist Perlman an, während Brenner den Fuß einige Zentimeter vom Körper des Stachelrochens entfernt. „Los“, sagt er, und Brenner zielt auf die linke Brustflosse des Stachelrochens und stampft mit dem flexiblen Fuß auf.
Der Strahl bewegt sich überhaupt nicht.
„Keine Reaktion“, sagt Perlman. Das Ergebnis wird in die Studie seines Labors einfließen, die sich mit den Ursachen von Stachelrochen befasst – eine Wissenschaft, von der Perlman hofft, dass sie Menschen irgendwann dabei helfen wird, schmerzhafte Stiche durch die gezackten Widerhaken zu vermeiden, von denen jeder etwa so lang ist wie der große Zeh eines erwachsenen Menschen.
Perlmans Labor in Long Beach, Kalifornien – treffend STABB genannt, für Stingray and Butterfly Biomechanics Lab (das Schmetterlingsprojekt ist derzeit unterbrochen) – erforscht, wie und warum Stachelrochen sich so bewegen und verhalten, wie sie es tun. Seal Beach, einer der beliebtesten Surfspots der Gegend, etwa drei Meilen vom Labor entfernt, ist umgangssprachlich als Ray Bay bekannt. Stachelrochen versammeln sich gerne dort in den ruhigen, warmen Gewässern an der Mündung des San Gabriel River, und Rettungsschwimmer dokumentieren jedes Jahr über 500 schmerzhafte Stichverletzungen durch Rochen. Das Studium des Verhaltens der Rochen und ihres Stechvorgangs kann ein neues Fenster in die menschliche Interaktion mit dem öffnen, was das Labor „Gefahrenpfannkuchen“ nennt, sagt Perlman.
Seine Forschung konzentriert sich auf Rundrochen – die häufigste Rochenart, die in den Gewässern Kaliforniens lebt. Ihr Verhalten macht sie auch für ahnungslose Passanten am gefährlichsten. Während andere Rochen bei der geringsten Gefahr schnell fliehen, bleiben Rundrochen im Sand verborgen und halten sogar den Atem an, wenn ein Raubtier wie ein junger Weißer Hai oder ein vermeintliches Raubtier wie ein Mensch vorbeikommt, wobei sie sich auf ihre gesprenkelte Farbe zur Tarnung verlassen. Dieses Schutzverhalten macht sie viel anfälliger dafür, getreten zu werden, und erklärt, warum die meisten Verletzungen durch Stachelrochen in Kalifornien Rundrochen zugeschrieben werden und nicht den ebenfalls in der Gegend lebenden Fledermausrochen oder Diamantstechrochen.
Stachelrochenstacheln sind eine Art Hautzähnchen – wie ein Zahn – an einem Schwanz, der herumgeschleudert werden kann. Bei einem Schlag setzt das Tier ein Gift aus Drüsenzellen an der Basis einer der Stacheln frei. Das Gift wandert durch eine Schleimhautschicht und wird durch die Stichwunde in den Empfänger injiziert. Einige Rochenarten haben Stacheln mit gezackten Kerben, die dafür sorgen können, dass sich die Stacheln in der Haut des Angreifers festsetzen.
Chris Lowe, ein Haibiologe, der das Shark Lab der CSULB leitet, schätzt, dass in Südkalifornien jährlich etwa 10.000 Menschen durch Stachelrochen verletzt werden. Rundrochen sind für junge Weiße Haie wie Burgerpatties, was einer der Gründe ist, warum Lowe und seine Haiforscherkollegen sich so sehr für die Verbreitung und Population von Stachelrochen interessieren. Das in den 1960er Jahren gegründete Shark Lab erforscht Stachelrochen seit Jahren, hat jedoch nie ihre Stechmechanik erforscht.
Perlman hingegen wollte eigentlich gar keine Rochen erforschen – er ist ein Fischbiomechaniker, der untersucht hat, wie Brandungsbarsche in Kelpwäldern schwimmen und wie Amphibienfische in den Tropen ihre Muskeln nutzen, um sich aus dem Wasser zu ziehen. Er untersuchte auch, wie sich die Flügel von Vögeln während des Flugs verformen können und wie Ochsenfrösche ihre Sehnen belasten, um ihre Sprungkraft zu erhöhen. 2018 nahm er eine Stelle als Professor an der CSULB an und gab die Forschung für einige Jahre auf.
Dann klopfte es im Herbst 2021 an seiner Tür. Lowe hatte eine Frage. Er wollte wissen, ob Perlman dabei helfen könnte, ein neues Material für Surfschuhe zu testen, das von einem Erfinder entwickelt wurde, dessen Kinder Angst vor Rochen hatten, und einem Mitarbeiter mit Fachkenntnissen in Materialwissenschaften. Würden die Schuhe wie vorgesehen vor Stachelrochenbissen schützen? Nachdem Perlman Geld von einem anonymen, surfbegeisterten Spender erhalten hatte, stellte er einen Studenten ein und gemeinsam sammelten sie Rochen von Seal Beach, die ihnen als Testobjekte dienten.
Um herauszufinden, ob das Material vor Schlägen schützen kann, musste Perlman zunächst die Dynamik des Abwehrverhaltens des Stachelrochens verstehen. Sein anfängliches Forschungsziel war es, Schläge mit der Kamera aufzuzeichnen und anhand der Aufnahmen Geschwindigkeit und Beschleunigung zu messen, um daraus die Kraft zu berechnen. Er kaufte einen abgetrennten Fuß im Laden Spirit Halloween, füllte ihn mit Sand und klebte ihn mit Epoxidharz auf ein Stück Plastikrohr, um für die Versuche einen menschlichen Fuß nachzuahmen. „Das war ein großartiger Ausgangspunkt“, sagt Perlman.
Um mehr darüber zu erfahren, was einen Rochen zum Angreifen veranlasst, entwickelte er ein Experiment, bei dem der Körper des Rochens in vier verschiedene Bereiche unterteilt wird – Körpermitte, linke Brustflosse, rechte Brustflosse und Schnauze. Sein Team verwendet den Zombiefuß – der 2023 aufgrund seiner realistischeren Optik zu einem 3D-gedruckten Silikonfuß aufgerüstet wurde –, um auf die verschiedenen Körperteile zu „treten“ und die Reaktion des Tiers aufzuzeichnen.
Die ersten Ergebnisse sind eindeutig: Rochen schlagen nur zu, wenn jemand auf ihre Körpermitte tritt, wo sich alle ihre Organe befinden. Das bedeutet, dass sie in 85 Prozent der Fälle angreifen. Tritt man auf ihre Seiten, schwimmen sie einfach weg; ein Schlag auf die Schnauze löst auch keinen Angriff aus. Die Ergebnisse sind einheitlich, unabhängig von Größe, Alter oder Geschlecht des Rochens.
Das Labor untersuchte auch das neue Material, das Lowe nach Perlman brachte – Neopren mit einer Gummi-Verbund-Innenschicht – um zu sehen, ob es der Kraft eines Stachelrochenbisses standhalten kann. Die Forscher schneiden die Widerhaken ab – ähnlich wie beim Abschneiden eines Fingernagels, da die aus Keratin bestehenden Widerhaken innerhalb weniger Monate nachwachsen – und verwenden eine Maschine, um sie mit zunehmendem Druck in das Material zu drücken. Bisher haben sie festgestellt, dass das Material der Kraft der meisten Stachelrochen standhält. (Ein anderes Unternehmen, das einen strahlendichten Stiefel entwickeln möchte, bringt dieses Jahr ein Produkt aus einem ähnlichen Material auf den Markt.)
Zusätzlich zu ihren Widerhaken haben einige Stachelrochen große, dornige, schuppenartige Zähnchen, die passiven Schutz bieten, sagt Chris Martinez, ein Fischbiologe an der UC Irvine, der die Morphologie von Stachelrochen erforscht. Die Dornen können die Haut durchbohren und einem Raubtier das Leben schwer machen, sagt er, aber der Stachel ist etwas Besonderes: eine gezielte Waffe, die das Tier aktiv steuern kann, um Schaden zuzufügen.
Martinez sagt, Perlmans Arbeit sei „wirklich großartig und definitiv sehr relevant für die Bedürfnisse der Strandbesucher in Südkalifornien.“ Er plant, in Zukunft mit Perlman zusammenzuarbeiten, um die neuromuskulären Ursachen der Schläge zu untersuchen.
Die größte Hoffnung, sagt Perlman, ist, dass die Forschung zu bewährten Verhaltensweisen für die Menschen am Strand führt. Seit Jahrzehnten verwenden Surfer in Südkalifornien eine Technik namens „Stingray Shuffle“, bei der sie kleine Schritte über den Boden machen, anstatt große – um Stachelrochen zu warnen, die im Sand vergraben sein könnten.
Perlman sagt, seine Experimente hätten das Schlurfen der Stachelrochen wissenschaftlich untermauert – wenn jemand winzige Schritte macht, kommt er nicht mit dem Mittelkörper des Rochens in Kontakt und wird daher nicht getroffen. Vibrationen im Sand können dem Tier außerdem die Chance geben, sich in Sicherheit zu bringen. Die Rochen „werden einfach entkommen oder nicht reagieren“, sagt Perlman.
Er weiß genau, was auf dem Spiel steht. Letzten Sommer hielt er den Schwanz eines Rochens mit einem Netz fest, während er mit einem Skalpell kleine Kerben in den Körper des Tieres ritzte – was alle paar Monate wiederholt werden muss, da die Kerben größer werden –, als ihm die Hand abrutschte, der Schwanz des Fisches herumwirbelte und eine Arterie an seinem Handgelenk traf. Sofort spritzte das Blut überall hin und der Schmerz lag bei „7,5 von 10“. Er wandte die einzige bekannte Behandlung an, nämlich seine Hand in heißes Wasser zu tauchen, um das Gift zu denaturieren. Es dauerte fast zwei Stunden, bis der Schmerz nachließ. Sein Handgelenk trägt immer noch eine Narbe.
Im Labor laufen derzeit viele Forschungsarbeiten, die Perlman und seine Teamkollegen für den Rest des Jahrzehnts beschäftigen könnten. Sie testen, wie sich die Größe eines Fußes auf die Wahrscheinlichkeit eines Stachelrochenstichs auswirkt, um herauszufinden, ob ein leichterer und kleinerer Mensch weniger wahrscheinlich gestochen wird als ein größerer. Im Herbst werden sie die Trittversuche im Dunkeln und bei unterschiedlichen Wassertemperaturen wiederholen. Im Labor leben 18 Rochen, und die Tiere bekommen zwischen den Versuchen mindestens zwei Tage Pause, um sicherzustellen, dass sie sich nicht an die Bedingungen gewöhnen.
Die Forscher untersuchen derzeit auch Rochen, die sich im Sand vergraben, um zu verstehen, warum und wie die Tiere Sandkörner bewegen. Schließlich wird das Labor auch 3D-Bilder von Mikro-CT-Scans verwenden, um die Krümmung, Schärfe und den Winkel der Zacken an verschiedenen runden Rochenstacheln zu untersuchen. Das wird ihnen helfen, die Unterschiede innerhalb der Art und sogar innerhalb eines Individuums zu verstehen: Manchmal wächst eine Stachel nach dem Abschneiden in einer anderen Form oder Größe nach.
Haie sind im Bewusstsein der Kalifornier tendenziell größer als Rochen, sagt Martinez. „Rochen bekommen nicht so viel Aufmerksamkeit, weil sie nicht so groß sind und nicht die großen Zähne haben wie manche der großen Haie“, sagt er. „Aber es ist wahrscheinlicher, dass man von einem dieser Haie verletzt wird als von einem großen Hai.“ Die Statistiken belegen seine Aussage: Im Jahr 2022 kam es weltweit zu 57 unprovozierten Haiangriffen, und die Verletzungen durch Stachelrochen dürften in die Tausende gehen.
Nach ihrer Begegnung mit dem Silikonfuß bekommt Stingray 12 eine zehnminütige Pause, bevor auf ihre andere Brustflosse getreten wird. Perlman beobachtet, wie sie sich wieder im Sand vergräbt. Es sei ein gutes Gefühl, im übertragenen Sinn einen Schritt zu tun, um anderen Kaliforniern dabei zu helfen, Stiche und Stiche zu vermeiden, sagt er. Wenn Surfer und Schwimmer seine Forschung nutzen können, um gefährliche Pfannkuchen zu vermeiden, wird die Zeit am Strand für alle – Rochen eingeschlossen – harmonischer sein.