Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Taufliege: Topfit selbst bei extremen Flugmanövern

nächste Meldung

Eingang ins Tracheensystem einer Taufliege. Die Kurve zeigt, wie das Insekt diese ventilartige Öffnung (Stigma) im Flug oder in Ruhe öffnet und schließt.
Bild: Lehmann

"Science" berichtet über Würzburger Forschungen

Sogar bei extremen Flugmanövern reguliert die Taufliege Drosophila ihre Atemöffnungen so exakt, dass ideale Bedingungen für ihren Stoffwechsel herrschen. Das hat Dr. Fritz-Olaf Lehmann vom Biozentrum der Uni Würzburg herausgefunden. Über die Ergebnisse des Zoologen berichtet das renommierte US-Wissenschaftsblatt "Science" am heutigen Freitag, 30. November.

Insekten atmen nicht über Lungen, sondern über ein weit verzweigtes System von Röhren (Tracheen). Der Luftaustausch mit der Umgebung erfolgt über ventilartige, von Muskeln gesteuerte Öffnungen, die so genannten Stigmen.

Dabei ergibt sich für die Insekten ein Problem: Zusammen mit der Luft aus dem Tracheensystem entweicht kontinuierlich Wasser aus dem Körper, was das Risiko der Austrocknung erhöht. Besonders kritisch wird die Situation beim Fliegen. Dann steigt der Stoffwechsel auf das zehn- bis zwanzigfache des Ruhewerts an - das Insekt muss viel Sauerstoff aufnehmen und viel Kohlendioxid abgeben, gleichzeitig aber den Verlust von Wasser einschränken.

Dr. Lehmann: "Tiere, die im Flug ihre Stigmen weitgehend geschlossen halten, minimieren zwar ihren Wasserverlust, begrenzen aber auch den Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid und vermindern so die Leistung ihrer Flugmuskeln. Dagegen maximieren Tiere, die ihre Stigmen im Flug weit öffnen, den Austausch der Atemgase, verlieren dann aber in trockener Umgebung auch überproportional viel Körperflüssigkeit."

Wie geht die Taufliege Drosophila mit diesem Problem um? Die Experimente des Würzburger Zoologen haben gezeigt, dass die Öffnungsfläche der insgesamt 18 Stigmen beim Fliegen genau den Stoffwechselbedürfnissen des Insekts angepasst ist: Die Taufliege verringert ihren Wasserverlust um bis zu 23 Prozent im Vergleich zu maximal geöffneten Stigmen. Gleichzeitig stabilisiert dieses Verhalten die Konzentrationen von Sauerstoff und Kohlendioxid im Tracheensystem.

Sogar bei maximalen Änderungen der Flugkraft - Dr. Lehmann nennt hier Steigerungen von 88 Prozent infolge von Steuermanövern oder wegen eines erhöhten Körpergewichts (zum Beispiel dann, wenn ein Fliegenweibchen viele Eier in sich trägt) - bleibt der Gasdruck des Sauerstoffs in den Tracheen stabil, nämlich bei im Mittel 19,9 Kilopascal (Kohlendioxid: 1,35). Dieses Ergebnis stütze die frühere Annahme, so der Wissenschaftler, dass der diffusive Gasaustausch durch die Stigmen eine ausreichend hohe Sauerstoffkonzentration in den Flugmuskeln gewährleistet.

Bei kleinen, fliegenden Insekten sei die Anpassung der Stigmenöffnung an die jeweiligen Bedürfnisse als eine Strategie zu betrachten, die den Tieren während einer erhöhten Bewegungsaktivität in trockenen Klimaten ihre hohe biologische Fitness verleiht.

Robert Emmerich | idw

nächste Meldung

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...