In über 30 Aquarien kann der Besucher des Vivariums die faszinierende Tierwelt tropischer Flüsse und Seen kennen lernen oder das bunte Treiben im Korallenriff beobachten. Darüber hinaus wird ausführlich die Fauna des Mittelmeers vorgestellt. Texte informieren über besonders interessante Aspekte zu den gezeigten Tieren oder Tiergesellschaften.
Viele tropische Süßwasserfische wie Diskus, Neonsalmler oder Labyrinther sind aus der Aquaristik bekannt. Weniger bekannt ist die oft überraschende Biologie dieser Aquarienbewohner. Nach dem Studium der Informationstafeln im Vivarium erscheinen sie in einem neuen Licht. Neben typischen Aquarienfischen werden auch ungewöhnliche Vertreter der tropischen Süßgewässer lebend gezeigt: Der Schützenfisch (Toxotes jaculatrix) führt in einem Paludarium regelmäßig seine Treffsicherheit vor, indem er mit einem gezielten Wasserstrahl Insekten abschießt. In einem anderen Aquarium suchen Pfauenaugen-Stechrochen (Potamotrygon motoro) unermüdlich nach Fressbarem im Sand, während an der Wasseroberfläche der Gabelbart (Osteoglossum bicirrhosum) auf Beute lauert. Dieser urtümlich anmutende Fisch springt sogar über einen Meter aus dem Wasser, um auch an Vögel oder Säugetiere zu gelangen. Weniger gefährlich sind die pigmentlosen Höhlensalmler (Astyanax fasciatus mexicanus), die ruhelos durch das Labyrinth einer Tropfsteinhöhle schwimmen. Da sie in Anpassung an die Dunkelheit keine Augen haben, orientieren sie sich über ihr Seitenlinien-Organ.
In den Mittelmeer-Aquarien werden Tiere ausgestellt, die vorwiegend bei Tauch-Exkursionen der Vivariumsmitarbeiter selbst gefangen werden. Diese Exkursionen bieten Gelegenheit, die Tiergemeinschaften verschiedener Lebensräume genau zu studieren. Die über Jahrzehnte gesammelte Erfahrung auf diesem Gebiet spiegelt sich in der Besetzung der Becken wider, die originalgetreu den entsprechenden Lebensräumen nachgebildet wurden. Wie in der Natur kämpfen Schleimfische (Blennius sp.) und Meeräschen (Mugil sp.) mit den Kräften der Brandung in der Gezeitenzone oder teilen sich Meerbarbenkönige (Apogon imberbis) die Höhle mit einem Hummer (Homarus gammarus) und kleinen Bärenkrebsen (Scyllarides arctus). Im Blattdickicht der Seegraswiesen finden viele spezialisierte Tiere Deckung. Die bekanntesten unter ihnen dürften die Seepferdchen (Hippocampus sp.) und Seenadeln (Syngnathus sp.) sein.
Deutlich farbenprächtiger sind die Bewohner tropischer Korallenriffe. Mit plakativen Farben signalisieren Kaiserfische, Pinzettfische und Doktorfische, wer das Revier besetzt hat oder zur Zeit in Balzstimmung ist. Die rasante Entwicklung in der Aquarientechnik macht es möglich, dass sie heute zusammen mit lebenden Korallen und Seeanemonen aus ihrer Heimat gezeigt werden können. Bei der Zucht und Haltung tropischer Korallen nimmt das Vivarium Karlsruhe eine Spitzenstellung unter den Schauaquarien Deutschlands ein. Inzwischen werden auch Muränen und Bambushaie in lebenden Ausschnitten des Korallenriffs gezeigt.
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