Der "eisengepanzerte" Käfer kann sogar überleben, wenn er vom Auto überfahren wird. Er ist so stabil, dass er seine Feinde zur Verzweiflung treibt. Forscher sind ihm mit diversen Verfahren zu Leibe gerückt. Ihre Ergebnisse dürften Luft- und Raumfahrt interessieren.

Dieser Käfer ist außerordentlich robust: Selbst wenn er von einem Auto überfahren wird (siehe Video), krabbelt er mitunter weiter. Und Entomologen haben beim Aufspießen Probleme, den Rücken mit einer Nadel zu durchbohren. Nun hat ein US-japanisches Forscherteam das Rätsel um die Stabilität des "diabolischen eisengepanzerten Käfers" - so die Übersetzung des englischen Namens "diabolical ironclad beetle" - gelöst. Die Widerstandsfähigkeit beruht demnach auf der speziellen Architektur des Rückenpanzers.

Die Erkenntnisse könnten zu besseren Materialien etwa in der Luft- und Raumfahrt führen, schreibt das Team um David Kisailus von der University of California in Irvine im Fachblatt "Nature". Ein deutscher Experte spricht von einer sehr umfangreichen Studie, die nur wenige Fragen offenlasse.

"Wie ein kleiner Panzer"

Fressfeinde wie Vögel, Echsen und Nagetiere kann der etwa zwei Zentimeter große Krabbler (Phloeodes diabolicus oder Nosoderma diabolicum), der im Südwesten der USA lebt, zur Verzweiflung treiben. "Der Laufkäfer ist weder leicht noch schnell, sondern eher wie ein kleiner Panzer gebaut", wird Kisailus in einer Mitteilung seiner Uni zitiert. "Er kann nicht wegfliegen, also bleibt er, wo er ist, und erduldet in seiner speziellen Rüstung den Angriff, bis der Räuber ablässt."

Kompressionstests ergaben, dass der Käfer noch einer Kraft von 149 Newton standhält, die fast 15 Kilogramm entspricht - dem 39.000-Fachen seines Körpergewichts. Zum Vergleich: Bei einem 100 Kilo schweren Menschen wären das 3900 Tonnen. "Das ist schon etwas Besonderes", sagt der Evolutionsbiologe Alexander Blanke von der Universität Bonn. "Dieser Käfer zeigt auf eindrucksvolle Weise die besonderen Materialeigenschaften der Insektenhaut."

Mehr Widerstandsfähigkeit durch mehr Protein

Mit verschiedenen Verfahren analysierte das Team um Kisailus die beiden sogenannten Elytren auf dem Rücken. Diese hartschaligen Deckflügel, die bei Flugkäfern die Hauptflügel schützen, sind bei Laufkäfern fest ineinander verschränkt und bilden den Panzer. Generell bestehen Elytren aus mehreren Schichten Chitin-haltiger Fasern. Bei diesem Käfer enthalten die Schichten deutlich mehr Protein als bei anderen Arten, was die Widerstandsfähigkeit erhöht.

Letztlich geht die Stabilität aber vor allem auf zwei Randzonen der Elytren zurück: ihre seitlichen Übergangszonen zur Bauchschale und insbesondere die Naht, die die beiden Elytren in der Mitte des Rückens verbindet. Diese Elemente verleihen dem Panzer eine einzigartige Kombination aus Festigkeit und Biegsamkeit.

Wissen 07.02.18

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So bestehen die seitlichen Verbindungen des Rückenpanzers zur Bauchplatte aus verschiedenen Strukturen: Diese greifen im vorderen Brustbereich stärker ineinander, was die Festigkeit erhöht und die dortigen Organe schützt. Weiter hinten dagegen liegt der Panzer eher auf und lässt sich gegen die Bauchplatte verschieben, was wie eine Art Stoßdämpfer wirkt und den Übergang biegsam macht. Damit können sich die Käfer unter Felsen oder zwischen Baumstämme und ihre Rinde pressen.

Wie ineinander verzahnte Puzzleteile

Auf dem Rücken dagegen sieht die Naht zwischen den beiden Elytren unter dem Mikroskop aus wie ineinander verzahnte Stücke eines Puzzles. Dabei haben die "Zähne" eine elliptische Form, was sie stabiler macht. Und unter Belastung bricht die Naht nicht an der schmalsten Stelle, sondern die übereinander angeordneten Schichten verformen sich und lösen sich dabei voneinander ab, so dass die Struktur mehr Energie abfangen kann.

Diese Strukturen bauten die Forscher mit gängigen Materialien nach und zeigten dann in Experimenten, dass schon dieser Aufbau die Stabilität erhöht. Diese Vorteile ließen sich etwa in der Luft- und Raumfahrt nutzen, betonen sie.

Das bestätigt auch der Bonner Forscher Blanke: "In vielen morphologischen Studien wird ein Bezug zur Technik hergestellt, der diffus ist. Aber hier ist eine direkte Übertragbarkeit etwa bei der Konstruktion von Rotorblättern für die Luftfahrt vorstellbar." Generell hätten die Forscher viele chemisch-technische Verfahren angewendet, um die außergewöhnliche Widerstandskraft des Käfers umfassend zu untersuchen.