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 Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

nachricht Leibwächter im Darm mit chemischer Waffe
20.01.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise