Spinnen spurten effektiv auch ohne Elastizität

Die Jagdspinne (Cupiennius salei) macht ihrem Namen alle Ehre. Zwar verbringt sie den Tag eher faul im schützenden Dickicht des zentralamerikanischen Dschungels. Doch nach Einbruch der Dunkelheit zeigt sie, was sie kann.

Ruhig wartet sie auf den großen Blättern von Bananen und anderen tropischen Pflanzen auf Beute. Sobald sich ein unvorsichtiges Insekt auf wenige Zentimeter nähert, ist es mit der Gemütlichkeit schlagartig vorbei: In Sekundenbruchteilen stürzt sich das Tier auf die Beute und erreicht für einen kurzen Moment eine extrem hohe Laufgeschwindigkeit.

„Über kurze Distanzen erreichen diese Spinnen Laufgeschwindigkeiten von bis zu 20 Körperlängen pro Sekunde“, sagt Dr. Tom Weihmann von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. So legt die etwa handtellergroße Spinne in einer Sekunde bis zu 70 Zentimeter zurück. Der Bewegungsphysiologe Weihmann hat in einer aktuellen Studie untersucht, was die Jagdspinne und ihre Verwandten zu solch pfeilschnellen Sprintern macht. Seine Ergebnisse sind im Fachmagazin „PLoS ONE“ nachzulesen (DOI: 10.1371/journal.pone.0065788).

Zum Vergleich: Wollte ein Mensch von 1,80 Meter das Tempo der Jagdspinne erreichen, so müsste er in einer Sekunde 36 Meter zurücklegen – Sprint-Star Usain Bolt schaffte bei seinem Weltrekord über 100 Meter aber gerade einmal 12,5 Meter pro Sekunde. „Bisher wurde angenommen, dass derartig schnelle Bewegungen immer mit der Nutzung elastischer Eigenschaften des Skelettsystems einhergehen, wie es etwa bei Geparden, Hasen oder auch beim Menschen der Fall ist“, erklärt Dr. Weihmann. Bei den meisten schnellen Läufern werden Sehnen und Bänder gedehnt, wenn die Beine am Boden sind und das Körpergewicht auf sie einwirkt. Kurz bevor die Beine den Bodenkontakt verlieren und nach vorn geschwungen werden, wird die gespeicherte Feder-Energie dann wieder für den Vortrieb genutzt. Anders als Säugetiere und schnell laufende Insekten besitzen Spinnen keine elastischen Elemente in ihren Beinen. „Wenn sie dennoch die typischen Auf-und-Ab-Bewegungen zeigen würden, die jeder Jogger kennt, dann wäre das energetisch sehr unvorteilhaft.“

Wie der Jenaer Biologe nun in seiner Studie erstmals zeigen konnte, reagieren die Tiere auf dieses Dilemma, indem sie bei hohen Geschwindigkeiten Körperschwingungen so weit wie möglich vermeiden. „Das hat auch den nützlichen Nebeneffekt, dass Beute und Räuber die Spinnen nicht so gut orten können, da diese kaum Schwingungen auf den Untergrund übertragen, die sonst verräterisch wären.“ Denn die Spinne kann auch selbst zur Gejagten werden, wenn ein Vogel oder Säuger den proteinreichen Happen verspeisen will.

Für Dr. Weihmann sind seine Untersuchungen an den Jagdspinnen biomechanische Grundlagenforschung. „Dennoch lassen sich die aktuellen Erkenntnisse auf praktische Anwendungen übertragen“, ist er überzeugt. So nutzen die Entwickler von Laufrobotern bisher vor allem elastische Lösungen, die laufenden Insekten und Säugetieren nachempfunden sind. „Doch Elastizität ist stets mit einer Erhöhung der Unsicherheit bei der Ansteuerung einzelner Gliedmaßen verbunden, was für technische Anwendungen problematisch sein kann“, weiß der Jenaer Forscher. Daher sei die energieeffiziente Fortbewegung der Spinnen aus seiner Sicht eine gute Alternative, die solche Unsicherheiten vermeidet, und ein geeignetes Vorbild für schnelle Laufroboter.

Original-Publikation:
Weihmann T (2013) crawling at High Speeds: Steady Level Locomotion in the Spider Cupiennius salei – Global Kinematics and Implications for Centre of Mass Dynamics. PLoS ONE 8(6): e65788. doi:10.1371/journal.pone.0065788
Kontakt:
Dr. Tom Weihmann
Institut für Sportwissenschaft der Universität Jena
Seidelstraße 20, 07749 Jena
Tel.: 03641 / 945713
E-Mail: tom[at]uni-jena.de