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Dynamische Insekten : Wirbelnde Käfer und springende Maden

  • -Aktualisiert am

Eine Simulation zeigt, wie der Zwergkäfer Paratuposa placentis mit seinen federartigen Flügeln schlägt, die dabei einer achtförmigen Trajektorie folgen. Bild: Farisenkov et al. Nature (2022)

Das Reich der Insekten birgt erstaunlich dynamische Winzlinge: Wissenschaftler haben sehr effiziente, bisher unbekannte Flug- und Sprungtechniken entdeckt.

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          Maden haben nicht das beste Image. Wer an die Larventiere denkt, der verbindet mit ihnen nicht selten vergammeltes Essen und verwesende Kadaver. Eine neue Entdeckung könnte den Gruselfaktor nun noch verstärken: Ein Team um den Biologen Matt Bertone von der Universität in Raleigh, North Carolina, berichtet von einer Madenart, die einen förmlich anspringt. Bis zum Dreifachen ihrer Körpergröße hoch und dem Vierfachen weit können Larven von Laemophloeus biguttatus, einer Plattkäfer-Art, hüpfen. Über ihren Fund schreiben die Forscher in „PLOS ONE“. Insektenphobiker dürfen jedoch aufatmen: Die Larven messen nur etwa einen halben Zentimeter und bevorzugen ein Leben unter der Borke absterbender Bäume.

          Japaner entdeckt weitere springende Larve

          Zufällig stand ein solcher Stamm aber unweit von Bertones Labor. Hier sammelte der Insektenforscher verschiedene Insektenproben, im Wissen, dass der tote Baum bald von den Gärtnern des Campus gefällt würde, als er entdeckte, wie die kleinen Larven abhoben. Von dem ungewöhnlichen Verhalten machte er ein Video und stellte es auf die Videoplattform Youtube. Daraufhin meldete sich ein japanischer Biologe bei ihm, der das gleiche Verhalten bei Larven der Käfer-Spezies Placonotus testaceus beobachtet hatte. Publiziert hatte Takahiro Yoshida, seines Zeichens Käfer-Spezialist von der Präfekturuniversität Tokio, seine Entdeckung des neuartigen Springens noch nicht, Bertone und er veröffentlichten schließlich zusammen in „PLOS ONE“. Da die Käfer nicht näher miteinander verwandt sind, gehen die Insektenforscher davon aus, dass auch andere Maden zum Hüpfen imstande sind.

          Federflügel ohne Membran: Paratuposa placentis unter dem Raster­elektronenmikroskop
          Federflügel ohne Membran: Paratuposa placentis unter dem Raster­elektronenmikroskop : Bild: Farisenkov et al. Nature (2022)

          Springende Insekten sind dabei eigentlich nichts Ungewöhnliches. Die Besonderheit der Larvensprünge liegt jedoch in ihrer Ausführung: Während andere Insekten dadurch weite Sätze machen, dass sie zwei Körperteile unter Aufbringung von Kraft miteinander verkeilen und diesen Federmechanismus dann explosionsartig entriegeln, gehen die Larven anders vor. Die Maden krallen sich mit ihren vier Beinchen, die sich am Kopfende ihres wurmartigen Körpers befinden, im Boden fest und bauen durch Anspannen potentielle Energie auf. Sobald dann einer der Füße den Kontakt zum Boden verliert, folgen ihm blitzschnell die restlichen nach, und die Larve wird in die Luft geschleudert. Zeitlupenaufnahmen zeigen den Absprung von L. biguttatus eindrucksvoll: Die Larven kringeln sich im Flug zusammen, dabei berühren sich Kopf- und Fußende, was die Tierchen an Turmspringer erinnern lässt, die einen Delphinsprung vollführen. So eingekringelt, beschreiben sie eine parabolische Flugbahn, ehe es ihnen dann bei der Landung gelingt, sich geschickt abzurollen.

          Klein, aber flink: der Federflügler

          Der Zwergkäfer Paratuposa placentis ist zwar kleiner als die Larven, bewegt sich dafür aber umso schneller relativ zur Körpergröße durch die Luft. Mit nur 395 Mikrometer Länge gehört der Zwergkäfer zu den kleinsten nichtparasitären Insekten überhaupt. Als sogenannter Federflügler besitzt er, geschützt unter den Flügeldecken, ein paar hauchzarte Flügel, mit denen er genauso schnell fliegen kann wie dreimal größere Verwandte. Die Ursache seines Miniatur-Turboantriebs, davon berichtet ein Forscherteam um den Biologen Sergey Farisenkov von der Lomonossow-Universität in Moskau in „Nature“, liegt im Leichtbau-Design der Flügel und im ungewöhnlichen Flügelschlag. Das ergab sich aus der Analyse von 13 Hochgeschwindigkeitsaufnahmen der fliegenden Käfer. Dabei stellten sie fest, dass die Schwingen des kleinen Käfers während eines Hubzyklus eine Acht oder – je nach Blickwinkel – ein Unendlich-Symbol vollführen.

          Diesen unbekannten Flügelschlagzyklus entlang einer Trajektorie in Form einer Acht teilte das Forscherteam, zu dem auch Biologen der Universität Rostock gehören, in je zwei Leistungs- und zwei Entspannungsphasen ein. Letztere sind bislang einzigartig im Tierreich. Federflügler ersetzen durch sie den konventionellen „clap and fling“-Mechanismus, mit dem andere Insekten, Wespen etwa, durch Zusammenklatschen ihrer Flügel Luft verdrängen und somit vorwärtskommen. Und auch anatomisch weiß der Zwergkäfer zu verblüffen: Seine Flügel verfügen nämlich über keine Membran. Was mit bloßem Auge nicht zu erkennen ist, geben mit dem Rasterelektronenmikroskop aufgenommene Bilder preis. Das Flügelblatt der Käfer ähnelt in der Tat einer Feder. Dem Blattstiel entspringen dabei fächerartig einzelne Borsten, die nur etwa zwei Mikrometer dick sind und im Vergleich zu Vogelfedern verhältnismäßig weit auseinanderstehen. Jene Borsten sind wiederum mit feinen Härchen versehen, auch sie stellen eine Einzigartigkeit unter den Insekten dar. Diese Härchen helfen den Winzlingen dabei, 44 Prozent des Flügelgewichts einzusparen.

          Ausgestreckt misst ein Flügel knapp einen halben Millimeter und ist damit länger als der Käfer selbst, wiegt jedoch nur 0,024 Mikrogramm, nur ein Prozent des gesamten Körpergewichts. Mit einer Membran ausgestattet, wie bei den meisten anderen Insekten, würden die Flügel mehr als das Fünffache wiegen, so die Studienautoren. Außerdem würde eine Membran bei dem anspruchsvollen Manöver der Zwergkäfer wohl eher bremsend wirken. Ob das ausgeklügelte Flügeldesign, bei dem die Flügeldecken, die sogenannten Elytra, zudem eine stabilisierende Rolle einnehmen, in weiteren Zwerginsekten vorkommt, bleibt herauszufinden, schreiben die Wissenschaftler. Immerhin könnte es deren weltweites Vorkommen erklären.

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