Viele Käfer schützen sich bekanntlich durch einen harten Panzer vor den Belastungen ihrer jeweiligen Lebensweise. Das Außenskelett besteht dabei aus widerstandsfähigen Schichten des faserigen Materials Chitin und einer Proteinmatrix. Auf die Spitze getrieben hat dieses Konzept der nordamerikanische Phloeodes diabolicus, berichten die Forscher um David Kisailus von der University of California in Riverside. Um dem Druck der Schnäbel und Mäuler von Fressfeinden Stand zu halten, hat der etwa zwei Zentimeter lange Krabbler ein Außenskelett entwickelt, das zu den härtesten und widerstandsfähigsten Strukturen gehört, die es in der biologischen Welt gibt.
Dies konnten die Wissenschaftler im Rahmen ihrer Studie durch Quetsch-Experimente eindrucksvoll dokumentieren. Der Panzer des Käfers kann demnach noch einer Kraft widerstehen, die etwa dem 39.000-fachen seines Körpergewichts entspricht. Er lässt sich nicht mit dem Schuh zertreten und selbst nachdem er von einem Autoreifen überrollt wurde, krabbelt er fröhlich weiter. Was hinter dieser erstaunlichen Belastbarkeit steckt, haben die Wissenschaftler anschließend durch mikroskopische Untersuchungen von Schnitten des Panzers sowie durch Spektroskopie analysiert.
Ein raffiniert geschlossener Schlitz
Wie sie erklären, bildet die Grundlage der Stabilität des Phloeodes-Käfers ein Merkmal, das ihn von anderen Käferarten unterscheidet: Er besitzt keine aufklappbaren Deckflügel (Elytren). Bei anderen
Käfern lassen sich diese beiden Elemente auf dem Rücken der Insekten öffnen, um die darunterliegenden Flügel für das Fliegen freizugeben. Der am Boden lebende Phloeodes-Käfer hat seine Flugfähigkeit im Laufe der Evolution hingegen zugunsten seiner Belastbarkeit aufgegeben: Die beiden Deckflügel sind durch eine feste Naht zu einem einzigen und dadurch widerstandsfähigeren Schutzschild vereinigt.
Das raffinierte Verbindungskonzept der Naht selbst spielt wiederum eine Schlüsselrolle bei der Widerstandsfähigkeit des Panzers gegenüber Druckbelastungen, offenbarten die strukturellen Analysen. Die Naht verbindet die beiden Teile der Flügeldecken über Ausbuchtungs-Strukturen, die an ineinandergreifende Puzzle-Teile erinnern. Wie diese Verbindungen auf Druckbelastungen reagieren, untersuchten die Forscher durch Elektronenmikroskopie in speziellen Vorrichtungen. Man könnte annehmen, dass diese Strukturen beim Überschreiten der Maximalbelastung im “Hals-Bereich“ der Puzzle-Teil-Ausbuchtung brechen. “Aber diese Art von abrupten Brüchen sehen wir bei dem System der Käfer nicht”, sagt Kisailus.
