Keulen der Fangschreckenkrebse im Crashtest

Die etwa 15 Zentimeter langen Fangschreckenkrebse erschlagen ihre Beute oft mit ihren hervorschnellenden Fangarmen. Dabei setzen sie enorme Kräfte frei. Wie ihre Arme den Schlag überstehen, haben US-Forscher nun analysiert. Foto: S. Baron/ Science

Wie die Keulen selbst die gewaltigen Schläge unbeschadet überstehen, haben Forscher aus Singapur und den USA nun herausgefunden: Demnach bestehen sie aus mehreren Schichten, deren Aufbau so optimiert ist, dass die Energie des Aufschlages gedämpft und entstehende Risse gebremst werden. Dies berichten die Forscher im Fachblatt «Science».

Die Clown-Fangschreckenkrebse (Odontodactylus scyllarus) leben im tropischen Indopazifik. Die meiste Zeit verstecken sich die bunt schillernden Tiere mit den großen Stielaugen in Felsspalten oder in ihren Höhlen im Sand. Sie sind Einzelgänger und gelten als sehr aggressiv. Bei Bedarf können die Tiere ihre unter dem Körper zusammengefalteten Fangarme blitzschnell hervorschleudern, um mit den keulenartig verdickten Ende auf ihre Opfer einzuhämmern. Sie beschleunigen die Keulen dabei quasi aus dem Stand auf 23 Meter pro Sekunde - das sind 83 Kilometer pro Stunde. Die Keulen selber überstehen auch wiederholte Schläge weitgehend unbeschadet. Sie werden nur bei der regelmäßigen Häutung der Krebse erneuert.

James Weaver von der Harvard University (Cambridge/US-Staat Massachusetts) und seine Mitarbeiter untersuchten die Keulen nun unter anderem unter dem Elektronenmikroskop, um herauszufinden, worauf ihre extreme Widerstandsfähigkeit beruht. Es zeigte sich, dass die Keulen aus drei unterschiedlichen Schichten aufgebaut sind: Die Aufschlagfläche ist stark mineralisiert und besteht zum größten Teil aus kristallisiertem Hydroxyapatit. Dies erhöht zwar die Härte der Aufschlagfläche, würde sie aber normalerweise auch sehr brüchig machen. Aus diesem Grund sind die regelmäßig angeordneten Hydroxyapatit-Kristalle von dünnen Schichten der Zuckerverbindung Chitosan getrennt. Entsteht beim Aufschlag ein Riss, wird er an diesen Schichten gestoppt.

Unter der harten Aufschlagfläche befindet sich eine zweite Schicht aus einem stapelartig angeordnetem, organischem Material namens Chitosan. Die Chitosan-Fasern sind in verschiedenen Richtungen angeordnet, was dazu führt, dass ein entstehender Risse immer wieder umgelenkt wird und seine Ausbreitung so verhindert wird. An den Seiten der Keulen befindet sich schließlich einen dritte Schicht, die ebenfalls etwas weicher ist als die Aufschlagfläche und die Energie eines Aufschlages dämpft.