[BLACKY74]

Unkaputtbarer Panzer
Forscher lösen Rätsel um eisenharten Wunderkäfer

Selbst wenn sie vom Auto überfahren werden, sterben Käfer der Art Nosoderma diabolicum nicht. Forscher haben das Phänomen nun genauer untersucht und hoffen auf wichtige Erkenntnisse für die Raumfahrt.


Nosoderma diabolicum: Hält dem 39.000-Fachen Gewicht seines eigenen Körpers stand
Foto: David Kisailus / UCI

21.10.2020, 18.07 Uhr

Käfer der Art Nosoderma diabolicum können ihre Fressfeinde zur Verzweiflung bringen. Vögel, Echsen und Nagetiere haben Mühe, zum Fleisch der Tiere vorzudringen. Die Käfer, die im Südwesten der USA leben, sind ausgesprochen hart im Nehmen: Selbst, wenn sie von einem Auto überfahren werden, krabbeln sie anschließend munter weiter.

Nun hat ein Forscherteam um David Kisailus von der University of California in Irvine das Rätsel um die Stabilität des "diabolischen eisengepanzerten Käfers" - so die Übersetzung des englischen Namens "diabolical ironclad beetle" - gelöst. Die Erkenntnisse könnten zu besseren Materialien etwa in der Luft- und Raumfahrt führen, berichten die Wissenschaftler [ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ].

Die Widerstandsfähigkeit beruht demnach auf der speziellen Architektur des Rückens. "Der Laufkäfer ist wie ein kleiner Panzer gebaut", erklärt Kisailus "Er kann nicht wegfliegen, also bleibt er, wo er ist, und erduldet in seiner speziellen Rüstung den Angriff, bis der Räuber ablässt."

Ein Mensch müsste fast 4000 Tonnen aushalten

Kompressionstests ergaben, dass der Käfer einer Kraft von 149 Newton standhält. Das entspricht fast 15 Kilogramm, die gezielt auf den kleinen Körper drücken und damit dem 39.000-Fachen seines Gewichts. Das erklärt zwar noch nicht, wie die Tiere ein Überfahren überleben, ist aber dennoch erstaunlich: Überträgt man den Wert auf einen 100 Kilogramm schweren Menschen, müsste dieser einem Gewicht von 3900 Tonnen standhalten.

"Das ist schon etwas Besonderes", sagt der Evolutionsbiologe Alexander Blanke von der Universität Bonn, der nicht an der Studie beteiligt war. "Dieser Käfer zeigt auf eindrucksvolle Weise die besonderen Materialeigenschaften der Insektenhaut." Aber was verleiht ihm seine besondere Stabilität?

Der Panzer der Käfer besteht, wie bei vielen anderen Arten, aus zwei hartschaligen Deckflügeln, sogenannten Elytren, die auf dem Rücken fest ineinander verschränkt sind. Allerdings enthält das Material des Panzers aus chitinhaltigen Fasern laut der Untersuchung der Forscher deutlich mehr Protein als bei anderen Arten, was die Widerstandsfähigkeit erhöht.

Letztlich geht die Stabilität aber vor allem auf zwei Randzonen der Elytren zurück: ihre seitlichen Übergangszonen zur Bauchschale und insbesondere die Naht, die die beiden Elytren in der Mitte des Rückens verbindet. Diese Elemente verleihen dem Panzer eine einzigartige Kombination aus Festigkeit und Biegsamkeit.

Eingebauter Stoßdämpfer

Die seitlichen Verbindungen des Rückenpanzers zur Bauchplatte bestehen aus Strukturen, die im vorderen Brustbereich fest ineinander greifen. Das erhöht die Festigkeit und schützt die dortigen Organe. Im hinteren Bereich liegt der Panzer eher auf und lässt sich gegen die Bauchplatte verschieben. Das wirkt wie eine Art Stoßdämpfer und macht den Übergang biegsam. Dank dieser Eigenschaften können sich die Käfer offenbar unter Felsen oder zwischen Baumstämme und ihre Rinde pressen.

Auf dem Rücken sieht die Naht zwischen den beiden Elytren unter dem Mikroskop dagegen aus wie ineinander verzahnte Stücke eines Puzzles. Dabei haben die "Zähne" eine elliptische Form, was sie stabiler macht. Unter Belastung verformen und lösen sich die übereinander angeordneten Schichten des Panzers, die Naht bleibt intakt.

Diese Vorteile ließen sich etwa in der Luft- und Raumfahrt nutzen, schreiben die Forscher. Blanke sieht das ähnlich: "In vielen morphologischen Studien wird ein Bezug zur Technik hergestellt, der diffus ist. Aber hier ist eine direkte Übertragbarkeit etwa bei der Konstruktion von Rotorblättern für die Luftfahrt vorstellbar."

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