Fallenkieferameisen laufen Gefahr, sich selbst in die Luft zu sprengen, wenn sie jagen. Hier erfahren Sie, warum sie es nicht tun

Wenn Sie kaum die Größe einer Wimper haben und auf der Jagd nach sich schnell bewegender Beute sind, scheint es eine gute Idee zu sein, sich eine Bärenfalle an den Kopf zu schnallen.

Bis es tatsächlich losgeht, ist natürlich nur Spiel und Spaß angesagt. Selbst das kleinste Wackeln im Bogen dieser Falle könnte dazu führen, dass Ihr Gesicht in eine Richtung in Ihre Gesäßtasche geschleudert wird.

Glücklicherweise hat die Fangkieferameise eine Lösung für dieses Problem und sichert ihr damit einen Platz unter den schnellsten Schnappern im Tierreich.

Eine Studie eines US-amerikanischen Forscherteams führte eine mathematische Modellierung der Kopfanatomie der Fallkieferameisenart durch Odontomachus brunneus um herauszufinden, wie seine mechanischen Todeskiefer mit den wahnsinnigen Kräften umgehen, die sie zudrücken.

Biologen wissen, dass es sich bei den Mandibeln der Ameise um relativ einfache, federbetriebene Hebel handelt, die jeweils durch einen Riegel arretiert werden, der so eingestellt ist, dass er sich löst, sobald die Beute einen sprichwörtlichen, haarsträubenden Schnurrbart kitzelt.

Latch-mediated Spring Actuator (LaMSA) ist bei kleinen Krabbeltieren keine Seltenheit. Wenn die Biologie schrumpft, skaliert die elastische Energie weitaus effizienter als komplexe biochemische Motoren und gibt den Schritten (und Bissen) aller Arten von Insekten eine Feder.

Es gibt jedoch zu viel des Guten: Die Kräfte, die selbst ein winziges LaMSA aufbringen kann, können die Materialien, die alles zusammenhalten, überwältigen.

Nehmen Sie die Dracula-Ameise ( Das Geheimnis des Kamels ) Zum Beispiel. Kann seine Mundwerkzeuge schließen mit Geschwindigkeiten von rund 320 Kilometern pro Stunde , es ist offiziell das sich am schnellsten bewegende Körperteil in der Natur.

O. brunneus ist zwar nicht ganz so schnell, verdient aber mit ebenso beeindruckenden 196 Stundenkilometern eine Silbermedaille. Um dies zu erreichen, dreht es jeden Kiefer mit einer Geschwindigkeit von umgerechnet 470.000 U/min und schneidet bei der geringsten Berührung durch die Luft, um seine Beute innerhalb von Mikrosekunden zu fangen.

Erstaunlicherweise sind dieselben Kiefer auch in der Lage, die sanftesten Manipulationen vorzunehmen und junge und andere Materialien mit großer Geschicklichkeit herumzutragen.

Um in einem Moment vom Boxer zum Chirurgen zu werden, wären unglaublich fein abgestimmte Maschinen für die Fresser erforderlich, was die Forscher dazu veranlasste, die Ameisen mit hoher Geschwindigkeit zu filmen, um eine bessere Vorstellung davon zu bekommen, was in dieser Bewegung vor sich ging.

„Als wir die Videos in Zeitlupe abspielten, waren ihre Schläge spektakulär präzise“, sagt Sheila Patek, Biologin an der Duke University.

Sie sahen, wie jeder Unterkiefer in den ersten 65 Grad einen perfekten Bogen beibehielt, bevor er gegen Ende des Schwungs langsamer wurde. Als sich die Mandibeln schlossen, verformte sich der Kopf der Ameise, verkürzte sich um etwas mehr als 3 Prozent und schrumpfte um etwa 6 Prozent.

„Wir stellten fest, dass sich der gesamte Kopf verformte, um elastische potentielle Energie zu speichern.“ sagt Patek.

Diese Zahlen flossen in eine Reihe biomechanischer Modelle ein, die dabei halfen zu zeigen, dass die Energie für die Hälfte des Schwunges von der Verformung des Exoskeletts selbst herrührte. Die andere Hälfte wurde von einer Sehne versorgt, die von einem riesigen Muskel tief im Kopf unter Spannung gesetzt wurde.

Diese Muskeln sind an der Innenseite des Kopfes der Ameise verankert und halten jeden Unterkiefer zurück, bereit zum Platzen. Sobald etwas den Abzug betätigt, hebt sich der Riegel und die in der Sehne gespeicherte Energie zieht das Drehende des Unterkiefers nach hinten, wodurch die Spitze mit hoher Geschwindigkeit abgeschossen wird.

Währenddessen nimmt der deformierte Kopf der Ameise wieder seine Form an und drückt dabei auf die Vorderseite des Unterkiefers, um eine zusätzliche Kraft auszuüben.

Jede Aktion – der Zug der schrumpfenden Sehne und der Stoß des sich entspannenden Exoskeletts – sorgt nicht nur für Geschwindigkeit, sondern führt die Mandibeln auch mit der nötigen Präzision, um die Energie gleichmäßig abzuleiten, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines kritischen Versagens verringert wird.

Es handelt sich um einen so cleveren Einsatz einer doppelt wirkenden Feder, dass es die Forscher nicht wundern würde, wenn man sie auch bei anderen Insekten finden würde. Zukünftige Forschungen könnten Aufschluss darüber geben, wie häufig Bewegungen schnell und präzise ausgeführt werden.

Dieses Wissen könnte für unsere Technik von Nutzen sein und zu einigen praktischen Designmerkmalen in Technologien führen, die das richtige Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Präzision finden müssen.

Ganz zu schweigen davon, dass es als Warnung dient, warum das Tragen von Bärenfallen im Gesicht wirklich eine schlechte Idee ist.

Diese Forschung wurde in der veröffentlicht Zeitschrift für Experimentelle Biologie .