Mit diesem Trick überstehen Wasserläufer den Aufprall eines Regentropfens

Wasserläufer überstehen schadlos das Auftreffen von Regentropfen, die 40 Mal schwerer sind als sie selbst. Beim Aufprall werden sie zwar kurz unter Wasser gepresst, doch durch einen kuriosen dynamischen Vorgang meist wieder emporgehoben. Falls sie unter Wasser bleiben, können sie sich mit kräftigen Beinstößen an die Oberfläche bewegen, wie eine Gruppe um Andrew Dickerson von der University of Tennessee in Knoxville mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitskameras ermittelten.

"Bisher haben Forscher das Überleben von Wasserläufern beim Aufprall von Regentropfen nicht systematisch untersucht", schreiben die Studienautoren im Fachjournal "Proceedings of the National Academy of Sciences" ("PNAS"). Im Gegensatz dazu ist seit Längerem bekannt, wie diese Wanzen auf dem Wasser laufen können: Sie verteilen ihr sehr geringes Körpergewicht von wenigen Milligramm mit ihren langen Beinen auf eine große Fläche. Wegen der Oberflächenspannung des Wassers dellen sie zwar die Oberfläche leicht ein, durchdringen sie jedoch nicht. Wasserläufer sind bis zu 20 Millimeter lang, und manche können sogar 30 Zentimeter hoch und weit springen.

Dickerson und Kollegen untersuchten im Labor, wie Wasserläufer der in Nordamerika lebenden Art Trepobates subnitidus im Regen besonders dicke Tropfen mit einem Durchmesser von vier Millimetern überstehen. Dabei werden die Tiere zunächst in den Krater gezogen, den ein Tropfen in die Wasseroberfläche schlägt, und tauchen kurz unter. Dabei sorgen winzige Härchen für eine kleine Lufthülle, die verhindert, dass der Körper durchnässt wird. Zudem gibt diese Luft dem Tier Auftrieb. Durch weitere Versuche ermittelten die Forscher, dass die Druckkraft des fallenden Regentropfens nicht einmal halb so groß ist wie jene Druckkraft, die Wasserläufer ohne Schaden überstehen können.

Bei großen Tropfen entsteht durch die Gegenkraft des Wassers eine kleine Fontäne, die die Wasserläufer dann wieder über die Wasseroberfläche hebt. Wenn diese Fontäne dann zusammenbricht und sich in Tröpfchen auflöst, fallen die Wasserläufer in einen zweiten sich bildenden Krater, der deutlich schmaler ist als der erste. Wenn sie Glück haben, werden sie von einer folgenden zweiten Fontäne erneut an die Oberfläche gedrückt. Mitunter aber bleiben die Insekten auch kurz unter Wasser. Dann gelangen sie durch Schwimmbewegungen ihrer Beine wieder an die Oberfläche.

Die Erkenntnisse sind den Forschern zufolge nicht nur für Biologen interessant: Denn abgesehen von den Schwimmbewegungen bleiben die Wasserläufer passiv und die Eintauchdynamik gleicht unbelebten Gegenständen, etwa Mikroplastik auf dem Meer. "Wir verstehen jetzt die entscheidende Rolle, die der zweite Krater beim vertikalen Transport von Partikeln wie schwimmendem Mikroplastik spielt", schreibt das Team um Dickerson. Mikroplastik sind Kunststoffstücke mit einem Durchmesser von weniger als fünf Millimetern.