Wie das Wasserrad zuschnappt

Neues aus der Forschung

Meldung vom 15.05.2018

Biologen und Bauingenieure analysieren die schnelle Bewegung, mit der die fleischfressende Pflanze ihre Beute fängt


180515-1902_medium.jpg
 
Das Wasserrad trägt seinen Namen aufgrund der Blätter, die wie Speichen an einem Rad abstehen.
Anna S. Westermeier, Renate Sachse, Simon Poppinga, Philipp Vögele, Lubomir Adamec, Thomas Speck, Manfred Bischoff
How the carnivorous waterwheel plant (Aldrovanda vesiculosa) snaps
Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 285: 20180012
DOI: 10.1098/rspb.2018.0012


Blitzschnell biegt sich die Mittelrippe des zur Schnappfalle umgebildeten Laubblatts minimal nach unten durch, die Fallenhälften klappen zu, und der Wasserfloh kann nicht mehr entrinnen – wie dieser Schnappmechanismus, mit dem das fleischfressende Wasserrad (Aldrovanda vesiculosa) seine Beute einfängt, im Detail abläuft, hat ein Team um Anna Westermeier, Dr. Simon Poppinga und Prof. Dr. Thomas Speck von der Plant Biomechanics Group am Botanischen Garten der Universität Freiburg erstmals aufgezeigt. Die Studie entstand im Sonderforschungsbereich „Biological Design and Integrative Structures: Analysis, Simulation and Implementation in Architecture“. Neben den Freiburger Biologinnen und Biologen waren Expertinnen und Experten des Instituts für Baustatik und Baudynamik (IBB) der Universität Stuttgart sowie des Instituts für Botanik der Tschechischen Akademie der Wissenschaften beteiligt. Das Team hat seine Resultate im Fachjournal „Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences” veröffentlicht.

Die an Land lebende Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula) und das weit weniger bekannte aquatische Wasserrad sind die einzigen fleischfressenden Pflanzen mit Schnappfallen. Während zur Venusfliegenfalle schon seit Langem intensive Forschung stattfindet, sind die zehnmal schnelleren Unterwasserschnappfallen des Wasserrads bislang noch wenig untersucht. Das Team um die Freiburger Biologen hat deren Bewegungsprinzip nun mittels Experimenten und Computersimulationen entschlüsselt. Die Forscherinnen und Forscher fanden heraus, dass das Wasserrad seine nur drei Millimeter kleine Falle zuschnappen lässt, indem es den Innendruck in den Zellen des Blattes aktiv verändert, was die Durchbiegung der Mittelrippe zur Folge hat, und zudem eine innere Vorspannung freisetzt, was wahrscheinlich einen Beschleunigungseffekt zur Folge hat. Die Venusfliegenfalle dagegen zeigt einen hydraulischen Mechanismus, um die Krümmung ihrer Fallenhälften zu verändern und somit schnell zuzuschnappen. Obwohl beide Pflanzen viele Gemeinsamkeiten teilen, unterscheidet sich die Mechanik der Fallen deutlich. Mit diesem Befund lassen sich möglicherweise nicht nur die Entstehung von Schnappfallen aus evolutionärer Sicht besser verstehen, sondern auch die Anpassung an die verschiedenen Lebensräume – auf der Erde bei der Venusfliegenfalle, unter Wasser beim Wasserrad.



Eine bionische Umsetzung der Wasserrad-Fallenbewegung hat das Team ebenfalls im Rahmen des Sonderforschungsbereichs schon Anfang 2018 publiziert – zusammen mit weiteren Kollegen vom IBB und vom Institut für Tragkonstruktionen und konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart sowie von den Deutschen Instituten für Textil- und Faserforschung (DITF). Die Fassadenverschattung Flectofold© zeigt die gleiche Öffnungs- und Schließbewegung wie sein biologisches Vorbild, das Wasserrad, und lässt sich auch an komplexe Gebäudehüllen anbringen.


News der letzten 2 Wochen


Meldung vom 17.01.2019 13:47

Mieser Fraß: Wie Mesozooplankton auf Blaualgenblüten reagiert

Warnemünder MeeresforscherInnen ist es mithilfe der Analyse von stabilen Stickstoff-Isotopen in Aminosäuren ...

Meldung vom 17.01.2019 13:41

Einblicke in das Wachstum einer tropischen Koralle

Kalkbildung in Korallen: Ein doppelter Blick und dreifache Messungen erlauben neue Einblicke in das Wachstum e ...

Meldung vom 17.01.2019 13:31

Plötzlich gealtert

Coralline Rotalgen gibt es seit 130 Millionen Jahren, also seit der Kreidezeit, dem Zeitalter der Dinosaurier. ...

Meldung vom 17.01.2019 13:19

Mehr Platz für Vögel und Schmetterlinge in der Landwirtschaft

Um den schwindenden Bestand von Vögeln und Schmetterlingen im Schweizer Kulturland wieder zu erhöhen, müsse ...

Meldung vom 17.01.2019 13:14

Ernst Haeckel als Erzieher

Biologiedidaktiker der Uni Jena geben Reprint der Dodel-Schrift „Ernst Haeckel als Erzieher“ mit heraus.

Meldung vom 17.01.2019 13:10

Das Ohr aus dem 3-D-Drucker

Aus Holz gewonnene Nanocellulose verfügt über erstaunliche Materialeigenschaften. Empa-Forscher bestücken d ...

Meldung vom 17.01.2019 13:04

Menschliche Darmflora durch Nanopartikel in der Nahrung beeinflussbar

Neue Studie der Universitätsmedizin Mainz über die (patho)biologischen Auswirkungen von Nanopartikeln auf da ...

Meldung vom 10.01.2019 19:47

Erster direkter Nachweis eines Wal jagt Wal - Szenarios in früheren Ozeanen

In einer im open-access Journal PLOS ONE publizierten Studie, liefern Manja Voss, Paläontologin am Museum fü ...

Meldung vom 10.01.2019 19:33

Zahnwechsel sorgt bei Elefanten für Jojo-Effekt

Das Gewicht von Zoo-Elefanten schwankt im Laufe ihres erwachsenen Lebens in einem Zyklus von etwa hundert Mona ...

Meldung vom 10.01.2019 19:24

Intensives Licht macht schläfrig

Insekten und Säugetiere besitzen spezielle Sensoren für unterschiedliche Lichtintensitäten. Diese nehmen ge ...

Meldung vom 10.01.2019 19:11

Alpenwanderung mit Folgen: Forscher verifizieren fast 70 Jahre alte genetische Hypothese

An einer Orchideen-Population in Südtirol belegen Forscher der Universitäten Hohenheim, Zürich und Wien die ...

Meldung vom 08.01.2019 17:54

Clevere Tiere upgraden ihr Genom

Puzzlestein in der Evolution der Tintenfische entschlüsselt - Kopffüßer wie Tintenfisch, Oktopus oder Nauti ...

Meldung vom 08.01.2019 17:45

Gekommen, um zu bleiben: Drachenwels aus Ostasien in der bayerischen Donau

Die bayerische Donau ist inzwischen Heimat für viele Fisch- und andere Tierarten, die ursprünglich nie dort ...

Meldung vom 08.01.2019 17:37

Entwicklung eines grösseren Gehirns

Ein Gen, das nur der Mensch besitzt und das in der Großhirnrinde aktiv ist, kann das Gehirn eines Frettchens ...

Meldung vom 07.01.2019 16:31

Bei Blaumeisen beeinflusst das Alter der Weibchen und die Legefolge die Qualität der Eier

Brütende Blaumeisen-Weibchen stimmen die Zusammensetzung ihrer Eier auf die Bedürfnisse der aus ihnen schlü ...

Meldung vom 07.01.2019 16:03

Phytolith- und Wassergehalt von Futterpflanzen beeinflussen Zahnschmelzabrieb von Wirbeltieren

Verschiedene Futterpflanzen reiben den Zahnschmelz von Wirbeltieren unterschiedlich stark ab, was unter andere ...



26.12.2018:
Baum der Schrecken
24.11.2018:
Wenn das Meer blüht
24.11.2018:
Durchsichtige Fliegen
15.11.2018:
Plastik im Fisch
03.10.2018:
Gestresste Pflanzen

13.08.2018:
Wie Vögel lernen
20.07.2018:
Magie im Reagenzglas

18.06.2018:
Primaten in Gefahr
28.05.2018:
Störche im Aufwind
07.05.2018:
Misteln atmen anders

27.03.2018:
Kenne Deinen Fisch!
01.09.2016:
Elefanten im Sinkflug
13.12.2015:
Leben ohne Altern
22.05.2014:
Lebensraum Käse
22.05.2014:
Domino im Urwald
04.04.2014:
Nationalpark Asinara
13.03.2014:
Trend-Hobby Imker
04.09.2013:
Harmloser Terrorvogel
07.02.2013:
Wie Bienen riechen

Newsletter

Neues aus der Forschung