Autonomes Laufen

2 Schnelle Bewegungen bei Arthropoden: Strategien und Mechanismen (S. 19-20)

Reinhard Blickhan, Sergei Petkun, Tom Weihmann, Michael Karner
Lehrstuhl für Bewegungswissenschaft, Friedrich Schiller Universität, Jena

2.1 Zusammenfassung

2.1.1 Kinematik und Dynamik

Verschiedene Aspekte der Lokomotion araneomorpher Spinnen wurden kinematisch, kinetisch und durch die Verwendung computergestützter mathematischer Modelle untersucht. Als Versuchstiere dienten hauptsächlich die aus Mittelamerika stammende Jagdspinne Cupiennius salei (KEYS.) aus den Zuchten von Prof. Dr. F.G. Barth und Prof. Dr. E.A. Seyfarth. Der Schwerpunkt unseres Interesses lag vor allem auf den biomechanischen Charakteristika schneller Bewegungsformen. Die bisherigen Arbeiten zur Spinnenlokomotion umfassten lediglich langsame Läufe. Zudem finden sich in der spezifischen Literatur nur sehr wenige kinematische Untersuchungen an araneomorphen Spinnen, dem bedeutendsten Cheliceratentaxon. Die meisten Quellen bezogen sich auf Skorpione, Geißelskorpione und Vogelspinnen. Deren Bewegungsmodi unterscheiden sich aber oft schon auf Grund anatomischer Gegebenheiten stark von der Lokomotion der hier untersuchten Tiere. Kinetische Untersuchungen an vergleichsweise kleinen Spinnen fehlten völlig.

Im ersten Antragszeitraum wurden vor allem Sprünge untersucht. Dabei zeigte sich, dass C. salei je nach Situation sowohl zu vorbereiteten Sprüngen als auch zu raschen unvorbereiteten Fluchtsprüngen in der Lage ist. Bei den vorbereiteten Sprüngen folgt der typischen Ausholbewegung eine defi- nierte Aktionsfolge der einzelnen Beinpaare, wobei die Kinematik auf große Anteile des zweiten und das letzten Beinpaares an der Beschleunigung des Spinnenkörpers hinweisen. Die unvorbereiteten Sprünge zeichnen sich durch eine besonders hohe Variabilität der Sprungrichtung aus, da diese Sprünge ausschließlich der Feindvermeidung dienen.

C. salei diente ebenfalls bei den Sprintexperimenten als Versuchstier. Es zeigte sich, dass sich die Funktion der Beine mit zunehmender Geschwindigkeit ändert. Während das Gewicht der Tiere bei langsamer Lokomotion hauptsächlich auf den hinteren Beinpaaren lastet, gewinnt der Beitrag des ersten Beínpaares mit wachsender Geschwindigkeit immer mehr an Bedeutung. Dynamische Messungen belegen, dass der Vortrieb bei schnellen Läufen hauptsächlich von den vorderen Beinpaaren geleistet wird, wohingegen die hinteren Beine dabei vor allem bremsen. Bei sehr langsamen Läufen sind die Rollen der einzelnen Beinpaare noch vertauscht.

Bei den Untersuchungen zu den hydraulischen Eigenschaften des Bewegungsapparates von C. salei stellte sich heraus, dass die Tiere die zur gleichzeitigen Streckung aller Beine nötigen Volumenverschiebung aufgrund des großen physiologischen Querschnittes der prosomalen Druckpumpe sehr leicht und vor allem ohne große Relativbewegungen von Sternum und Tergum erzeugen können. Weshalb die wichtige bifunktionale, extrinsische Coxamuskulatur durch die Druckerzeugung nicht bei ihren anderen Aufgaben behindert wird. Anhand der südostasiatischen Panzerspinne Perannia nasuta wurde der bei Spinnen sehr seltene Fall völlig chitinös versteifter Prothoraxpleuren untersucht.

Da in einem solchen Fall das Modell der prothorakalen Druckpumpe offensichtlich nicht greift, ist davon auszugehen, dass die Tiere die zur Beinstreckung nötigen Hämolymphdrücke im Opisthosoma erzeugen.

Zwei Arten computergestützter Modelle kamen zum Einsatz. Zum einen wurden die hydraulischen Mechanismen beim Sprung modelliert wobei wir uns an Vogelspinnen und C. salei orientierten, zum anderen wurden die Besonderheiten des bogenförmigen Dreisegmentbeines, wie es gerade bei den Spinnen verwirklicht ist, untersucht. Dabei lag das Hauptaugenmerk auf den Unterschieden zum, im übrigen Tierreich dominierenden, Z-förmigen Dreisegmentbein.