Entdeckung: Quallen saugen sich durchs Wasser

Mit pulsierender Eleganz durchs Wasser... Über diese berühmte Fortbewegungsweise der Quallen haben Forscher nun Erstaunliches herausgefunden: Anstatt sich durch ihre Bewegungen im Wasser nur vorwärts zu drücken, erzeugen die Glibber-Wesen Unterdruckzonen um ihre Körper, die sie gleichsam nach vorn saugen. Auch die aalartigen Neunaugen nutzen ein ähnliches Konzept, zeigt die Studie. Diese Erkenntnisse könnten für die Entwicklung von Unterwasserfahrzeugen interessant sein, sagen die Forscher.

Wenn wir gehen, drücken wir uns bekanntlich vom Boden ab – ähnlich verpassen sich auch andere Lebewesen einen Schub nach vorn, indem sie auf ein Medium ihrer Umwelt Druck ausüben. Bei Vögeln ist dies die Luft unter den Flügeln und im Meer schieben die Tiere Wasser mit Flossen und Co. nach hinten, um ihren Körpern Schub zu geben. Durch die Krafteinwirkung auf das Wasser entstehen dabei lokale Hochdruckzonen, von denen sich die Tiere abstoßen können.

Von einem ähnlichen Mechanismus ging man bisher auch im Fall der Schirmbewegungen von Quallen beziehungsweise den schlängelnden Bewegungen der Neunaugen aus. Es war bereits bekannt, dass die Fortbewegungsweise dieser skurrilen Wesen extrem energiesparend ist. Die Ergebnisse der Forscher um John Dabiri von der Stanford School of Engineering geben nun neue Hinweise auf das Geheimnis hinter dieser enormen Effizienz.

Winzige Glaskügelchen offenbaren die Sog-Technik

Um die Wasserdynamiken beim Schwimmverhalten von Quallen und Neunaugen aufzudecken, nutzten die Forscher ein raffiniertes System: Sie ließen die Tiere in Versuchs-Tanks schwimmen, in deren Wasser winzige hohle Glaskügelchen schwebten. Deren Bewegungen im Zusammenhang mit den tierischen Verursachern konnten die Wissenschaftler durch Lasertechniken genau erfassen. Mit den Daten entwickelten sie dann präzise Modelle dazu, was genau mit dem Wasser passiert, wenn sich eine Qualle oder ein Neunauge durch dieses hindurch befördert.

Video einer schwimmenden Qualle. Die Farben markieren die Bewegungsrichtungen des strömenden Wassers. Credit: Brad Gemmell

Ihre Auswertungen belegten: Quallen verursachen durch ihre Bewegungen Unterdruckzonen in bestimmten Bereichen um ihren Körper. Zu diesen Zonen strömt dann das Wasser aus dem Bereich der Schwimmrichtung des Tieres. Dadurch entsteht letztlich eine nach vorn gerichtete Kraft, die das Tier gleichsam durchs Wasser saugt. Ein ähnliches Grundkonzept zeichnet auch die Fortbewegung der Neunaugen aus, berichten Dabiri und seine Kollegen. Bei den Bewegungen der aalartigen Fische entstehen in den „Kurven" ihres Körpers Unterdruckbereiche, die den Körper des Tiers nach vorn ziehen. Den Forschern zufolge handelt es sich bei diesen Effekten um das maßgebliche Element der Fortbewegung der beiden Wesen. „Unsere Versuche zeigen, dass Quallen und Neunaugen sich tatsächlich vorwärts saugen statt zu schieben, wie man bisher annahm", resümiert Dabiri.

Video: Deise Aufnahmen eines schwimmenden Neunauges zeigen Zonen mit niedrigem Wasserdruck (blau) und hohem (rot). Credit: Credit: John O. Dabiri (corresponding author, Nature Communications study)

Potenzial für Bio-inspirierte Technik

Den Forschern zufolge könnte das Saug-Konzept nun von großem Interesse für die Entwicklung von Bio-inspirierten Techniken sein: "Seit fast 100 Jahren ging man davon aus, dass man für die Kopie natürlicher Forstbewegungsmechanismen Verfahren entwickeln muss, um bestmöglich Druck auf Wasser auszuüben. Nun hingegen könnte die Suche nach Möglichkeiten losgehen, um gezielt Niederdruck-Sog zu erzeugen und so effizientere Unterwasser-Antriebe zu entwickeln", sagt Dabiri.

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