Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Käfer "hört", wenn es brennt

13.08.2008
Der schwarze Kiefernprachtkäfer mag es heiß: Seine Larven ernähren sich am liebsten von frisch verbranntem Holz, das er mit Hilfe spezieller Infrarotsensoren aufspürt.

Sie basieren vermutlich auf einem für die Infrarotsensorik sehr ungewöhnlichen Funktionsprinzip: Der Käfer scheint Feuer gewissermaßen zu "hören". Wissenschaftler der Universität Bonn und des Forschungszentrums caesar haben für diese These nun neue Beweise vorgelegt (The Journal of Experimental Biology 211, 2576-2583).

Der Sinn des Prachtkäfers fürs Brenzlige ist im Insektenreich nicht gerade weit verbreitet: Die Wissenschaft kennt gerade einmal vier Gattungen, die diese Fähigkeit haben. Der schwarze Kiefernprachtkäfer hat von ihnen den ausgeklügeltsten Sensor: Angeblich kann er damit noch aus 80 Kilometern Entfernung Waldbrände aufspüren. Auf diese Zahl mag sich der Bonner Zoologe Professor Dr. Helmut Schmitz zwar nicht festlegen. "Der Sensor ist aber in der Tat extrem empfindlich", sagt er.

Zudem reagiert der Käfersensor etwa fünfmal schneller als technische Infrarot-Fühler. Grund ist das einzigartige Funktionsprinzip, das Schmitz und seine Kollegen vom Forschungszentrum caesar nun weiter aufgeklärt haben: Demnach wird der Wärmereiz zunächst in eine Druckerhöhung umgewandelt, die der Käfer dann registriert. Die Sinneszelle, mit der er das tut, ist ein typischer Mechanorezeptor, wie er beispielsweise auch im vielen Gehörorganen von Insekten Einsatz kommt, beispielsweise bei Heuschrecken und Grillen. Auch dort werden schließlich Druckschwankungen gemessen. "Der Käfer 'hört' die Infrarotstrahlung gewissermaßen", erläutert Schmitz.

Die druckempfindliche Spitze der mechanischen Sinneszelle ist in einen winzigen runden Druckbehälter eingebettet, dessen Wand wie auch der Insektenpanzer aus Kutikula besteht. In dem Druckbehälter befinden sich einige hundertmilliardstel Milliliter Wasser. Bei Bestrahlung mit Infrarotlicht der passenden Wellenlänge erwärmt sich die Kutikula und gibt die Wärmeenergie an die Flüssigkeit weiter, die selber auch stark im mittleren Infrarot absorbiert.

Sie dehnt sich schlagartig aus, wodurch sich der Druck im Kutikulabehälter erhöht. Dadurch verformt sich die Spitze der Sinneszelle: In ihr öffnen sich Kanäle, durch die elektrisch geladene Ionen strömen. Diese Spannungsänderungen registriert der Käfer - und das schon wenige Tausendstel Sekunden nach dem Infrarot-Puls. "Das Ganze funktioniert hydraulisch und damit fast verzögerungsfrei - ähnlich wie im Auto, wenn Sie aufs Bremspedal steigen", erklärt Schmitz.

Der letzte Beweis für dieses Funktionsprinzip steht noch aus. Doch die Anhaltspunkte mehren sich, dass Schmitz und seine Kollegen richtig liegen. So weisen sie in der jetzt erschienenen Publikation nach, dass die Wand des Druckbehälters extrem fest ist. Das ist eine Voraussetzung dafür, dass die Messhydraulik überhaupt funktioniert. "Der Behälter hat nur eine einzige weiche Stelle: Nämlich die Spitze der Sinneszelle, die wie ein Handschuhfinger in ihn hineinragt. Wenn sich das erwärmte Wasser ausdehnt, drückt es diese winzige fingerförmige Struktur zusammen - es gibt ja keine andere Stelle, wohin es ausweichen könnte."

Der Druckbehälter ist so winzig, dass die Messungen nur mit modernsten materialwissenschaftlichen Methoden durchgeführt werden konnten: Die Kugel ist nur ein Drittel so dick wie ein Haar.

Kontakt:
Prof. Dr. Helmut Schmitz
Institut für Zoologie der Universität Bonn
Telefon: 0228/73-2071
E-Mail: h.schmitz@uni-bonn.de

Frank Luerweg | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kaltwasserkorallen: Versauerung schadet, Wärme hilft
27.04.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Auf dem Gipfel der Evolution – Flechten bei der Artbildung zugeschaut
27.04.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

VLC 200 GT von EMAG: Neue passgenaue Dreh-Schleif-Lösung für die Bearbeitung von Pkw-Getrieberädern

27.04.2017 | Maschinenbau

Induktive Lötprozesse von eldec: Schneller, präziser und sparsamer verlöten

27.04.2017 | Maschinenbau

Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

27.04.2017 | Informationstechnologie