Warum Springspinnen seilspringen

Hasarius adansoni, die unerschrockene Springspinne, die per Sicherheitsleine ihren Flug stabilisiert...
... wie man hier sehen kann (blau). Fehlt die Leine, fällt die Landung gleich weniger elegant aus (weiß). Beide Bilder: © Yung-Kang Chen

Springspinnen machen ihrem Namen alle Ehre: Sie legen mit einem Hopser Entfernungen von bis zu 15 Zentimetern zurück, dem 25-Fachen ihrer eigenen Körperlänge. Dabei heften sie, wenn irgend möglich, vor dem Sprung einen Seidenfaden an der Absprungsstelle fest – eine effektive Sicherungsleine, dachten Forscher bisher. Ein Wissenschaftlerteam aus Taiwan hat jetzt jedoch entdeckt, dass dieses Seidenseil viel mehr ist als eine Sicherung: Fehlt sie, schaffen die Spinnen keine elegante Landung mehr – sie rutschen aus oder kippen zum Teil sogar vornüber und müssen sich mit einer Art Purzelbaum abfangen.

Springende Tiere haben prinzipiell ein Problem: Wie stabilisieren sie ihren Körper während der Flugphase, um wirklich kontrolliert landen zu können? Eine Taktik ist es, schon beim Absprung den Massenschwerpunkt des Körpers in Richtung der Haupt-Beschleunigungskraft auszurichten, um ein späteres Rotieren des Körpers zu verhindern. Viele setzen zusätzlich auch noch auf die Trägheitsmomente diverser Körperanhängsel, und manche nutzen auch Flügel oder flügelähnliche Strukturen, um durch die aerodynamischen Effekte des Flatterns ihre Körperhaltung zu korrigieren.

Geschwindigkeit zahlt sich aus – auch beim Landen

Springspinnen steht jedoch keine dieser Möglichkeiten zur Verfügung – und das, obwohl sie auf kontrollierte Landungen angewiesen sind: Meist springen sie nämlich auf ein Beutetier zu, das sie auf diese Weise überraschen und damit leichter fangen können. Müssten sie nach jeder Landung erst einmal ihr Gleichgewicht wiederfinden oder sich neu sortieren, wäre das Überraschungsmoment wohl verloren. Wie schaffen sie es also, so etwas zu vermeiden? Einen Hinweis liefert ein Bericht aus dem Jahr 1959, als zwei Forscher beobachteten, wie eine Springspinne eine Art Purzelbaum in der Luft vollführte – und zwar nachdem ihre Sicherungsleine gerissen war. Könnte es also sein, dass dieses Seil, bestehend aus der superstabilen Spinnenseide, gar nicht nur zur Absicherung der Tiere dient, sondern auch zu ihrer Stabilisierung während des Sprungs?

Genau diese Frage war der Ausgangspunkt für das Forscherteam um Kai-Jung Chi von der National Chung Hsing University in Taichung. Die Wissenschaftler fingen 27 Springspinnen der Art Hasarius adansoni ein und ließen sie wiederholt eine 18 Zentimeter hohe Rampe hinaufklettern und von dort aus auf ein 7,5 Zentimeter entferntes Ziel springen – zum Teil unter Zuhilfenahme eines gezielten Luftstoßes, wenn die Spinnen nicht freiwillig springen wollten. Dabei filmten sie die Tiere mit einer High-Speed-Kamera, die 1.000 Bilder pro Sekunde aufnahm, und vermaßen ihre Körperlänge sowie ihr Gewicht.

Eine Kontrollgruppe aus der Natur

Allerdings scheiterte ihr Versuch, zum Vergleich von Sprüngen mit und ohne Seiden-Sicherheitsleine die Spinndrüsen der Tiere mit Wachs zu verschließen – zu winzig seien die Spinnen gewesen, geben die Forscher an. Doch ihnen kam der Zufall zu Hilfe: Von den 27 eingefangenen Spinnen hatten fünf offenbar Probleme mit der Seidenproduktion, denn egal, wie häufig die Forscher sie springen ließen, sie benutzten kein einziges Mal die typische Sicherheitsleine. Diese fünf Spinnen erklärten die Wissenschaftler daher kurzerhand zur Kontrollgruppe, nachdem sie sich vergewissert hatten, dass die Tiere weder vom Körperbau noch von ihrer Springfähigkeit von den anderen abwichen.

Die spätere Analyse der Videos zeigte dennoch einen drastischen Unterschied zwischen den beiden Gruppen: Während bei den Seil-Spinnen die Landungen kurz, kontrolliert und weich abliefen – sie setzten nahezu waagerecht auf –, stolperten und kullerten die Kontrolltiere nach dem Aufkommen noch eine ganze Zeitlang vor sich hin. Der Grund: Die Seidenleine ermöglichte es den Tieren, ihre Körperorientierung in der Luft zu verändern. So kippten beispielsweise alle Spinnen kurz nach dem Absprung leicht nach hinten, was die angeleinten jedoch problemlos korrigieren konnten – ganz im Gegensatz zu den freien Springern, bei denen sich der Kipp-Winkel im Flug weiter vergrößerte. Dadurch landeten sie fast aufrecht auf den Hinterbeinen, in einer sehr instabilen Körperhaltung.

Bessere Körperhaltung, längere Flugphase

Insgesamt war zudem die Flugphase in der Leinen-Gruppe länger als in der Kontrollgruppe. Die nicht angeleinten Spinnen kamen daher zu allem Übel auch noch mit einer größeren Aufprallkraft auf als ihre Artgenossen. Das führte dazu, dass sie etwa 51 Millisekunden brauchten, um ihre Landung korrekt abzuschließen – im Gegensatz zu lediglich 10 Millisekunden bei einem leinenkontrollierten Aufsetzen. Die Leine dient demnach einerseits zum Verteilen der Energie und andererseits zum Abbremsen, interpretieren die Forscher diese Beobachtung.

Interessanterweise scheinen die Spinnen die Kraft, die von ihrer Leine ausgeht, gezielt kontrollieren zu können: Während sie sich zu Beginn der Flugphase stark auf die Leine verlassen, trägt selbige gegen Ende nur noch wenig zum Kräftegleichgewicht bei, das auf den Körper der Tiere einwirkt. Wie die Spinnen das machen, dazu haben die Forscher zwei Theorien: Entweder variieren die Tiere während des Fluges die Beschaffenheit der Spinnenseide, die sie gerade im Moment produzieren, und beeinflussen so deren Eigenschaften. Oder aber sie üben mit Hilfe ihrer Spinndrüsen unterschiedlich starken Druck auf den neu produzierten Faden aus, so dass die Reibung ihren Flug mal mehr und mal weniger abbremst. Welche Erklärung auch immer stimmt, die Forscher hoffen, mit Hilfe ihrer Entdeckung nicht nur die Spinnen besser verstehen zu lernen, sondern das Prinzip möglicherweise später auch einmal nutzen zu können, um springende Roboter in der Luft zu stabilisieren.

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