Tiere

Die Tauchrekorde der Insekten

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Dörte Sasse

Foto: picture-alliance / OKAPIA KG, Ge / Okapia

Insekten atmen aus Luftblasen. Damit können sie bis zu 30 Meter in die Tiefe tauchen, ohne dass der Druck des Wassers die Blase zerstört. Die Blase, die von den Körperhaaren festgehalten wird, versorgt die kleinen Tiere mit Sauerstoff. Forscher wollen daraus eine neue Sauerstoffversorgnung für Menschen entwickeln.

Das Leben unter Wasser kann für Insekten sowohl sicherer als auch nahrhafter sein als über Wasser. Wie lange und bis in welche Tiefe sie unter Wasser bleiben können, haben US-Forscher jetzt erstmals berechnet. Wasserlebende Insekten nutzen eine Luftblase, mit deren Hilfe sie sogar Sauerstoff aus dem umgebenden Wasser aufnehmen können. Die Blase wird meist durch die Haare am Körper gehalten.

Zwischen der Stabilität dieser Luftblasen und dem Sauerstoffbedarf der Insekten besteht ein empfindliches Gleichgewicht, berichten die Forscher im "Journal of Fluid Mechanics". Ihren Berechnungen nach können Insekten bis zu 30 Meter unter die Wasseroberfläche tauchen, ohne dass der Druck die Luftblase zerstört. Zeitlich können einige sogar unbegrenzt untertauchen. Die Forscher liefern auch Details, um technische Lösungen für die Sauerstoffversorgung von Menschen unter Wasser zu entwickeln.

Luftblase als Lunge

"Weil die Blase als externe Lunge agiert, muss ihre Oberfläche groß genug sein, um den Gasaustausch zu ermöglichen", erklärt Morris Flynn, Professor für Ingenieurwissenschaften an der University of Alberta. In seiner Zeit am Institute of Technology hatte er gemeinsam mit dem Mathematikprofessor John Bush das Tauchverhalten von Insekten untersucht und berechnet - beispielsweise das einer Wasserwanzenart, des sogenannten Zwergrückenschwimmers, der in Wasserpflanzenhainen lebt. In den USA überwintert die Art "Neoplea striola" komplett unter Wasser. Bush und Flynn entwickelten ein mathematisches Modell, das die Haardichte und andere Schlüsselfaktoren berücksichtigt. Damit können Tauchtiefen berechnet werden.

Tauchen die Insekten zu tief, kollabiert die Luftblase unter dem Wasserdruck. Bleiben sie aber zu flach unter der Oberfläche, so ist der Gasaustausch von Sauerstoff und Kohlendioxid behindert, und die Blase liefert nicht genügend Sauerstoff zum Atmen, stellten die Forscher überrascht fest.

Haare halten die Luftblase

Die Luftblase wird durch die rauen, wasserabstoßenden Haare auf der Bauchseite der Tiere gehalten und sitzt über den winzigen Atemlöchern am Bauch. Eine wachsartige Beschichtung der Haare hilft, das Wasser von der Blasenoberfläche abzuhalten, ohne den Gasaustausch auszuschließen. Für die Stabilität der Blase ist die Dichte des Haarfilzes kritisch: Je dichter die Haare, desto höher der Druck, dem die Blase widerstehen kann.

Zu dicht dürfen sie aber auch nicht stehen, da sonst zu wenig Oberfläche zum Atmen vorhanden ist. Den Berechnungen zufolge sind 30 Meter Tiefe möglich, bevor die Luftblase kollabiert. In der Natur bewegen sie sich selten tiefer als wenige Meter, da in den oberen Wasserschichten mehr Nahrung und Sonnenlicht vorhanden sind.