#Erstaunliches Schnappen aufgedeckt

Klein, aber oho: Forscher haben bei einem Vertreter der Flohkrebse eine Unterwasserbewegung dokumentiert, die sich den Grenzen des Möglichen nähert. Die Klaue der Winzlinge schnappt in weniger als 50 Mikrosekunden zu und erzeugt dabei eine heftige Wasserbewegung sowie einen Knall. Einblicke in die biomechanischen Geheimnisse dieser Leistungsfähigkeit könnten auch technischen Entwicklungen zugutekommen, sagen die Wissenschaftler.

Noch immer stellen viele Naturpatente die Technik des Menschen in den Schatten – das gilt auch bei der Rasanz von Bewegungen. Zu den Rekordhaltern gehören dabei Insekten, die blitzartig ihre Mundwerkzeuge schließen können. Solche Extreme sind im Wasser durch den höheren Widerstand zwar nicht möglich, doch auch in diesem Medium bringen es manche Lebewesen auf erstaunliche Leistungen. Das berühmteste Beispiel sind dabei die Fangschreckenkrebse, die mit ihren Waffen besonders schnell zuschlagen können. Nun konnten die Forscher um Sheila Patek von der Duke University in Durham bei einem viel kleineren Meerestier eine ähnliche Rekordleistung dokumentieren: bei dem bis zu elf Millimeter großen Flohkrebs Dulichiella appendiculata.

Spannende Winzlinge im Visier

Flohkrebse (Amphipoda) sind eine artenreiche Gruppe der Krebstiere, deren Vertreter in allen Weltmeeren sowie in Süßgewässern heimisch sind. Viele der meist nur wenige Millimeter großen Tierchen besitzen an den vorderen Gliedmaßen klauenartige Strukturen, die bei der Nahrungsaufnahme, der Verteidigung oder im Rahmen der Fortpflanzung eingesetzt werden. Bei Dulichiella appendiculata gibt es in diesem Zusammenhang einen auffälligen Geschlechtsunterschied: Eine der beiden Klauen ist bei den Männchen stark vergrößert. „Sie macht ein Drittel ihres Körpergewichts aus“, sagt Patek. Das bewegliche Element der Klaue bildet dabei ein rund ein Millimeter langer „Daumen“, Daktylus, der etwa so breit ist wie ein menschliches Haar. Patek und ihre Kollegen wollten nun genau wissen, was bei der Bewegung dieser Klaue passiert. Sie untersuchten dazu einige der Winzlinge unter dem Mikroskop und erfassten ihre Schnappbewegungen mithilfe von Ultra-Hochgeschwindigkeitskameras.

So konnten die Wissenschaftler dokumentieren: Der Daktylus saust in weniger als 50 Mikrosekunden auf sein Gegenstück und erzeugt dabei einen starken Wasserstrom und ein Geräusch. Das winzige Element erreicht dabei eine ähnlich hohe Beschleunigung wie sie von den Waffen der Fangschreckenkrebse bekannt ist, berichten die Forscher. Das Schnappen der Dulichiella-Flohkrebse gehört damit nun zu den schnellsten bekannten Bewegungen in der Unterwasserwelt. „Das Erstaunliche dabei ist auch, dass diese Leistung sich genau an der Grenze dessen befindet, was wir für möglich halten, wenn es darum geht, wie klein etwas sein kann und wie schnell es sich bewegen kann, ohne sich selbst zu zerstören“, sagt Patek. „Bei einer noch schnelleren Beschleunigung würde die Körperstruktur brechen“.

So schnell, dass es blubbert

Die Forscher beobachteten auch, dass die durch die Bewegung verursachte Turbulenz manchmal sogar eine sogenannte Kavitation verursacht: Durch die schlagartige Veränderung des Wasserdrucks entstehen winzige Bläschen. „Kavitation ist ein extrem heftiger Effekt. Es ist einer der energiereichsten Vorgänge auf dem Planeten Erde“, sagt Patek. „Es ist bemerkenswert, dass diese winzigen Lebewesen sie verursachen können“, so die Forscherin.

Sie und ihre Kollegen wollen nun in weiteren Untersuchungen die Biomechanik der Amphipodenklauen weiter untersuchen und auch der Frage nachgehen, welchen Zweck das Blitz-Schnippen erfüllt. „Wir wollen wissen, warum die Krebschen so viel in diese Aktionen investieren. Möglicherweise spielt das Schnappen bei den Interaktionen zwischen Männchen und Weibchen eine Rolle oder bei Revierstreitigkeiten“, sagt Patek. Zudem hoffen die Wissenschaftler, dass ihre Forschung Ingenieuren und Entwicklern beim Design von beweglichen Elementen zugutekommen kann. „Häufig lässt sich in der Natur etwas entdecken, was die Technik bisher nicht kann. Was die Designs der Evolution dabei so interessant macht, ist, dass das Leben Millionen von Jahren Zeit hatte, es richtigzumachen“, sagt Patek abschließend.

Quelle: Cell Press, Fachartikel: Current Boiology, doi: 10.1016/j.cub.2020.12.025

Video: Ein Dulichiella-Flohkrebs schnippt und löst dabei die Bildung einer kleinen Blase aus. (Credit: Patek Lab)

8. Februar 2021

© wissenschaft.de – Martin Vieweg