Wiener Forscher haben herausgefunden, dass Fliegen einen Luftwirbelvor sich herschieben, der lauernden Spinnen verrät, dass sich Futter nähert.
Stellen Sie sich vor, über diese Zeitung fliegt eine Fliege. Sie wollen sie erwischen. Sie schauen mit den Augen, heben die Hand und patsch: zu spät. Die Fliege ist schon weg, da die Augen der Fliege Bewegungen viel schneller erkennen. Ihr zeitliches Auflösevermögen ist fünfmal höher als unseres. Für viele Tiere ist es aber lebensnotwendig, eine Fliege zu erwischen, sie ernähren sich von ihnen und anderen fliegenden Insekten. So zum Beispiel die südamerikanische Jagdspinne Cupiennius salei. Der Wiener Forscher Friedrich G. Barth hat diese große Spinne vor knapp 50 Jahren als Lieblings- und Versuchstier auserkoren und liefert seither Daten und Informationen rund um das Sinnessystem der haarigen Arachnide.
In der neuesten Publikation (J.R. Soc. Interface, 9.5.2012) hat sein Team untersucht, welche Sinne die Spinne einsetzt, um zielgenau auf eine Fliege zu springen und sie zu fassen. (Diese Jagdspinne baut keine Netze, sondern lebt z.B. auf Bromelien oder Bananenstauden, auf deren Blättern sie auf Beute lauert.) Da es sich um nachtaktive Spinnen handelt, scheint es logisch, dass die Augen nicht die Sinnesorgane sind, mit denen die Spinnen ihre Beute detektieren. Dies haben Christian Klopsch und Clemens Schaber vom Department für Neurobiologie der Uni Wien bestätigt: Schwärzt man der Spinne ihre acht Augen mit einem Kohle-Wachs-Gemisch, hüpft sie auch blind direkt auf das vorbeifliegende Futtertier.
Auch das Geräusch der Fliege ist es nicht, das die Spinne aufmerksam macht. Vielmehr nutzen sie Luftströmungen und Vibrationen, um zu erkennen, aus welcher Richtung sich etwas Essbares nähert – und auch wenn Feinde auftauchen. Die leichten Luftströmungen werden über feine Härchen wahrgenommen (Trichobothrien, 0,1 bis 1,4 Millimeter lang), davon hat die Spinne etwa 1000 auf dem Körper verteilt, vor allem an den haarigen Beinen (ca. 100 pro Bein). Die Vibrationen des Untergrunds nimmt das Tier über feinste Schlitze (zwei bis vier Mikrometer breit, bis zu 0,2 Millimeter lang) in ihrem Chitinpanzer wahr. So kann sie laufende Nahrung (Schaben, Käfer, Grillen etc.) detektieren.
„Bisher haben Forscher meist die Fliege an einer Stelle fix befestigt oder manuell hin- und hergezogen, um die Strömungen um sie herum zu messen“, sagt Klopsch. „Doch es ergeben sich nur dann die gleichen Luftströmungen wie im freien Flug, wenn die Fliege mit ihrer Fluggeschwindigkeit in Flugrichtung gezogen wird, was nur in den seltensten Fällen klappt. Daher ist es notwendig, die Umströmung der Tiere unter natürlichen Bedingungen, also im freien Flug, zu untersuchen.“
Zielsichere Spinne. Die Wiener Forscher haben nun etwas völlig Neues entdeckt: Früher dachte man, die Luftwirbel, die eine Fliege hinter sich verursacht, lassen die Spinne erkennen, wo die Fliege fliegt. „Aber wenn sie sich nach der Strömung orientiert, die erst auf die Spinne trifft, wenn die Fliege vorbei ist, hätte die Spinne ja keine Chance“, sagt Klopsch.
Er konnte durch Hochgeschwindigkeitsvideoaufnahmen, bei denen Luftströmungen durch Nebelpartikel sichtbar gemacht wurden, aufzeigen, dass die Fliege auch einen charakteristischen Luftwirbel vor sich her„schiebt“. „Da rotiert die Luft weit vorn unter der Fliege: Dieser Luftwirbel verrät die Fliege bereits, wenn sie sich noch circa vier Zentimeter von der Spinne entfernt befindet“, sagt Klopsch. Und er beobachtete, wie sich die Spinne, sobald dieser Luftwirbel ihre Beine traf, in die korrekte Richtung drehte. Die Luftströmung unter der Fliege ist es dann, die der Spinne sagt: „Und jetzt spring!“
In allen Testreihen hing dann die Spinne – mit der Fliege zwischen ihren Klauen – an der Versuchsvorrichtung. Um ganz sicher zu sein, erzeugten die Forscher diese Luftströmungen auch künstlich – ganz ohne Fliege: Auch dann sprang die Spinne los, direkt auf den „Lüfter“. „Dann ist sie dort herumgelaufen und hat vergeblich nach dem Futter gesucht“, sagt Klopsch.
Das Faszinierende ist, wie die Spinne aus den verschiedensten Luftströmungen (Wind oder vorbeilaufende größere Tiere) erkennt, welcher Hauch davon „Futter“ bedeutet. Dazu muss sie gar nicht ihr Hirn einsetzen, denn die feinen Härchen sind von Natur aus so gestaltet, dass sie nur dann das Nervensystem „anfeuern“, wenn die Luft mit der Beschleunigung ankommt, die von fliegenden Insekten verursacht wird – und in der hohen Frequenz von deren Flügelschlag. „Ein Windhauch bläst die Härchen mit ein bis drei Hertz an. Der Frequenzgehalt von Luftströmung, die fliegende Insekten erzeugen, liegt weitaus höher.“ Bei der Fliege bis zu 250 Hz. „Unterschiedlich lange Härchen sind an unterschiedliche Frequenzen angepasst. Außerdem reagieren die Nervenzellen kaum auf gleichmäßige Luftgeschwindigkeiten wie Wind, sondern auf Geschwindigkeitsänderungen, wie sie die Fliege produziert.“
Es ist wirklich erstaunlich, welch leichter Lufthauch der Spinne ausreicht, um ihr Futter zu erkennen. Friedrich Barth und sein Team haben auch herausgefunden, wie hochsensibel diese Trichobothrien reagieren. Die mechanische Energie, die das Härchen so weit auslenkt, dass es zu einer Nervenreaktion kommt, beträgt nur wenige trillionstel Joule: Das ist die Energie, die in einem einzelnen Quant von grünem Licht steckt.
Die acht Beine der Spinne sind auch mit feinsten Vibrationssensoren ausgestattet. Aus welcher Richtung ein Reiz kommt, erkennt die Spinne daran, welches Bein diesen zuerst spürt.
Die Vibrationen, die ein Beutetier durch Bewegungen erzeugt, nimmt die Spinne über „Spaltsinnesorgane“ wahr: feinste Schlitze im Chitinpanzer. Bei Cupiennius reichen wenige Nanometer Bewegung, um den Sensor zu reizen.
("Die Presse", Print-Ausgabe, 27.05.2012)