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Das Geheimnis skurriler Zungen-Haftkraft

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Blitzartig kommt das Ende für Heuschrecke und Co. (Foto: arnowssr/iStock)
Lang, blitzschnell und mit erstaunlicher Haftkraft: Die berühmten Schleuder-Zungen der Chamäleons schnellen nicht nur rasant vor, sie reißen die Beute auch ebenso fix zurück ins Maul. Nun haben Forscher erstmals geklärt, wie die dazu nötige Haftkraft entsteht: Speichel, der 400 Mal zäher ist als menschlicher, sorgt für starke viskose Adhäsion. Dieser Effekt reicht aus, um auch große Beutetiere an die zurückschnellende Zunge zu binden.

Wehe, ein Beutetier wagt sich in Reichweite: Bis zur doppelten Körperlänge können manche Chamäleon-Arten ihre bizarre Jagdwaffe aus dem Maul schleudern. Die flexible Spitze passt sich dann beim Aufprall der Oberfläche des Opfers an. Es entsteht dabei ein Hafteffekt und die Rückzugsbewegung setzt ein. Die Zunge reißt dadurch das Beutetier mit ähnlicher Beschleunigung in den Schlund des Chamäleons, wie sie beim Zungenschuss zuvor herausschnellte. Die skurrilen Reptilien verschlingen auf diese Weise blitzartig Beutetiere mit bis zu einem Drittel ihres eigenen Körpergewichts.

Messkugeln rollen über „Chamäleon-Spucke“

Der Fangmechanismus und seine biomechanischen Merkmale sind vergleichsweise gut untersucht und verstanden – bisher blieb allerdings noch weitgehend unklar, wie es zu der starken Haftung der Zunge an dem Beutetier kommt. Man geht davon aus, dass Saugeffekte beziehungsweise Verbindungseffekte zwischen den rauen Oberflächen von Zunge und Beute eine Rolle spielen. Doch vor allem scheint die sogenannte viskose Adhäsion wichtig zu sein. Sie wird durch den Speichel an der Zungenspitze hervorgerufen. Das Prinzip: Befindet sich zwischen zwei festen Körpern eine flüssige Schicht, können sie nicht ruckartig getrennt werden – es entsteht ein Adhäsions-Effekt, dessen Stärke wiederum von der Zähigkeit der Flüssigkeit abhängt.

Um der Viskosität des Chamäleon-Speichels nun erstmals auf die Spur zukommen, führten die Forscher um Fabian Brau von der belgischen Université de Mons raffinierte Experimente durch. Zu Speichelproben kamen die Wissenschaftler, indem sie Chamäleons Beuteinsekten hinter einem Glasplättchen präsentierten. So landeten die Zungenspitzen bei den Beutefang-Attacken der Versuchstiere auf der Glasoberfläche und hinterließen den Speichel. Sofort setzten die Forscher diese Proben dann für Messungen der Zähflüssigkeit ein: Sie ließen Metallkugeln auf den schräg positionierten Glasplättchen über den Speichel rollen. Anhand der entstehenden Verzögerung waren dann Rückschlüsse über die Zähigkeit möglich.

400 Mal zäher als menschlicher Speichel

Ergebnis: Chamäleon-Spucke ist etwa 400 Mal zäher als menschlicher Speichel. Dieses Ergebnis nutzten die Forscher dann für komplexe Berechnungen: Sie integrierten die Zähigkeit in ein dynamisches Modell der viskosen Haftung, wie sie beim Rückzug der Zunge samt Beute entsteht. Aus den Ergebnissen geht hervor, dass es sich um einen ausgesprochen effektiven Haftmechanismus handelt. Durch die große Haftfläche, die durch die Verformung der Zungenspitze beim Aufprall entsteht und durch die starke Viskosität des Speichels bilden sich den Berechnungen zufolge große Haftkräfte. Sie sind auch ohne weitere Zusatzeffekte effektiv genug, um vergleichsweise schwere Beutetiere zu binden. 

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Die Forscher berechneten auch die maximalen Bindungskräfte für Beutetiere bei den  unterschiedlich großen Chamäleon-Arten. Die Ergebnisse passen dabei gut zu deren bekannten Beutepräferenzen: Opfer mit dem Gewicht von etwa einem Drittel des Chamäleons können die Tiere demnach problemlos an ihre Zunge heften. Die Forscher schlagen nun vor, auch die Hafteffekte bei anderen Tieren mit „gierigen Zungen“ durch ihre Methode zu untersuchen – beispielsweise die von Salamandern.

Originalarbeit der Forscher:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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