Jagdspinnen sitzen meist gemütlich herum. Nur wenn es um Nahrungsaufnahme oder Flucht geht, werden sie zu schnellen Sprintern: Bis zu 70 Zentimeter legen sie dann pro Sekunde zurück. Und: Ihre Beine haben keine elastischen Elemente – es entstehen daher keine Körperschwingungen. Das macht ihr Bewegungssystem stabil und liefert eine gute Vorlage für schnelle Laufroboter.
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 die Spinne auf ihre Beute und erreicht für einen kurzen Moment eine hohe Geschwindigkeit. Wie schnell sie tatsächlich läuft und was sie und ihre Verwandten zu solch pfeilschnellen Sprintern macht, hat ein Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität in Jena nun untersucht.
Schnell aber nicht elastisch
Mit Videoaufzeichnungen wurden die Sprints festgehalten und ausgewertet. Das Ergebnis: „Über kurze Distanzen erreichen diese Spinnen Laufgeschwindigkeiten von bis zu 20 Körperlängen pro Sekunde“, sagt Tom Weihmann. So legt die etwa handtellergroße Spinne in einer Sekunde bis zu 70 Zentimeter zurück. Zum Vergleich: Wollte ein Mensch von 1,80 Meter Körpergröße 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 der Bewegungsphysiologe 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, ziehen sich diese Sehen und Bänder wieder zusammen und ihre gespeicherte Feder-Energie wird dann wieder für den Vortrieb genutzt.
Anders als Säugetiere und schnell laufende Insekten besitzen Spinnen jedoch keine elastischen Elemente in ihren Beinen. Denn: „Wenn sie dennoch die typischen Auf-und-Ab-Bewegungen zeigen würden, die jeder Jogger kennt, dann wäre das energetisch sehr unvorteilhaft.“
Erfolg durch Ruhe
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 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 ist die energieeffiziente Fortbewegung der Spinnen aus seiner Sicht eine gute Alternative, die solche Unsicherheiten vermeidet, und ein geeignetes Vorbild für schnelle Laufroboter. (PLoS ONE, 2013; doi: 10.1371/journal.pone.0065788)
(Friedrich-Schiller-Universität Jena, 21.08.2013 – SEN)
