Schraube und Mutter hat nicht allein der Mensch erfunden

3. Juli 2011, 15:53
31 Postings

Rüsselkäfer nutzen das Prinzip seit 100 Millionen Jahren in ihrem Bewegungsapparat

Karlsruhe - Der Begriff Bionik für jene Disziplin, die "Erfindungen" der Natur auf technische Weise nachzuahmen versucht, mag aus den 60er Jahren stammen - das dahinterstehende Prinzip ist jedoch wesentlich älter. Und manchmal hat der Mensch sogar lediglich etwas nachvollzogen, ohne zu wissen, dass es ihm die Natur bereits vorgemacht hat. Wie die Kombination von Schraube und Mutter, für die Wissenschafter nun ein überrschendes natürliches Vorbild in der Welt der Insekten fanden.

Die Hüfte von Rüsselkäfern wie der zunächst untersuchten Spezies Trigonopterus oblongus besitzt nicht wie gewöhnlich Scharniergelenke, sondern Gelenke, deren Teile wie Schraube und Mutter ineinander greifen. Dieses erste biologische Schraubengewinde ist rund einen halben Millimeter groß und wurde mittels Synchrotronstrahlung sehr detailliert untersucht. Das Fachmagazin "Science" berichtet in seiner aktuellen Ausgabe von der Entdeckung. 

Einzigartiges Merkmal

"Eine solche Konstruktion für die Beinbewegung bei Tieren ist schon sehr ungewöhnlich, denn hier bewegen sich großflächig Skelettteile aufeinander. Die Versorgung des Beins kann nur durch eine winzige Öffnung im Zentrum der Schraube geschehen", sagt Thomas van de Kamp vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT). In der Natur sind in der Regel Kugel- oder Scharniergelenke an Hüften und Schultern im Einsatz, welche für Organismen wesentlich leichter umsetzbar sind. Schrauben und Muttern dagegen kannte man bislang nur aus der Technik - meist um Bauteile fest miteinander zu verbinden. "Nun zeigt sich aber, dass uns die Natur auch bei der Erfindung von Schraube und Mutter zuvor gekommen ist, denn Rüsselkäfer laufen wahrscheinlich bereits seit etwa 100 Millionen Jahren mit einer derartigen Konstruktion herum", sagt Alexander Riedel vom Staatlichen Museum für Naturkunde Karlsruhe, aus dessen Sammlung die untersuchten Exemplare der Rüsselkäfer stammen.

Rüsselkäfer sind zwar in der Regel schwerfälliger als viele andere Käferfamilien, wie etwa die Laufkäfer. Aber die Transformation eines Scharniergelenks in ein Schraubengelenk ermöglichte ihnen, mit ihren Beinen weiter nach unten greifen zu können, was sie zu besseren Kletterern machte. Der hier untersuchte Rüsselkäfer Trigonopterus oblongus lebt auf Laub und Zweigen in den Urwäldern Papua-Neuguineas. Zum Fressen bohrt er seinen Rüssel ins Pflanzengewebe und hält sich dabei mit den Beinen fest. Vermutlich bietet das Schraubengelenk auch dabei Vorteile.

"Wir haben mittlerweile verschiedene andere Rüsselkäferarten untersucht und tatsächlich immer Schraubengelenke gefunden", erklären Riedel und van de Kamp. "Das Gelenk scheint offenbar bei allen Rüsselkäfern vorzukommen, von denen ein enormer Artenreichtum von weltweit mehr als 50.000 verschiedenen Arten bekannt ist." Mitteleuropäische Verteter dieser Familie sind beispielsweise der Haselnussbohrer und der Eichelbohrer. (red)

  • Verschiedene Rüsselkäfer-Spezies aus der Sammlung des Staatlichen Museums für Naturkunde in Karlsruhe
    foto: staatliches museum für naturkunde karlsruhe

    Verschiedene Rüsselkäfer-Spezies aus der Sammlung des Staatlichen Museums für Naturkunde in Karlsruhe

  • Faszinierend ist ihr Bewegungsapparat: Wie Schraube und Mutter passen die beiden Teile des Hüftgelenkes zusammen.
    foto: kit

    Faszinierend ist ihr Bewegungsapparat: Wie Schraube und Mutter passen die beiden Teile des Hüftgelenkes zusammen.

Share if you care.