Pistolengarnelen sind Spezialisten in Sache „Erneuerbare Energien“

Sie machen sich ein extremes Naturphänomen zunutze: explosive Kavitationsblasen. Indem sie ihre Krallen einschnappen lassen und dadurch Implosionen erzeugen, entstehen lokal Temperaturen von bis zu 4.500 Grad Celsius. Mittels dieses besonderen Jagdwerkzeuges erreichen Pistolengarnelen bei ihren Bewegungen Spitzengeschwindigkeiten von fast 60 Meilen pro Stunde. Dies ließ Wissenschaftler nun aufhorchen, denn dahinter verbirgt sich eine höchst interessante Methode zur Erzeugung „grüner Energie“.

Pistolengarnelen sind kleine, circa fünf Zentimeter lange Krebstiere, die ordentliche Schläge austeilen können. Sie verfügen über eine sehr spezialisierte Klaue, die einer Schusswaffe gleichkommt, mit der sie ihre Beute umhauen. Ihre vergrößerte Schnappklaue kann mit Geschwindigkeiten von gut 100 Stundenkilometern zuschnappen, wobei ein sehr schneller Wasserstrahl entsteht, der kleine wirbellose Tiere und Fische instantan betäubt oder gleich tötet.

Durch das sehr plötzliche Knacken entsteht im Inneren der Klaue ein extremer Druckabfall, der lokal das Wasser verdampfen lässt, wodurch sich viele mikroskopisch kleine Blasen bilden. Diese fallen aber an Ort und Stelle unmittelbar zusammen, sodass ein scharfes Knackgeräusch im Verein mit Licht- und Hitzeblitzen erzeugt wird, wobei lokal Temperaturen von mehr als 4500 Grad Celsius erreicht werden. Diese sogenannte Kavitation verursacht ihrerseits eine intensive Stoßwelle, die noch Beute in über zwei Metern Entfernung hinwegschleudert.

Die Schnappkralle hat einen einzigartigen eckigen, asymmetrischen Verschluss, der so konstruiert ist, dass sich das Tier damit nicht selbst verletzen kann. Bei genauerer Betrachtung ist zu erkennen, dass sich die einzelnen Teile der Klaue beim Hochgeschwindigkeitsschnappen gegenseitig nicht berühren. Die hohe mechanische Spannung wird im Wesentlichen über das umgebende federartige Gewebe abgeleitet, sodass auch eine mehrmalige Wiederholung des Bewegungsablaufs problemlos möglich ist.

Die harte Spitze der Klaue ist mit rissbeständigem Calcit mineralisiert und kann so den Implosionen der Kavitationsblasen standhalten. Unter dem Mikroskop wird deutlich, dass die Calcit-Kristalle im Vergleich zu jenen anderer Krebstiere besonders groß und geradezu makellos sind.
Dabei ist die Pistolengarnele ein recht zerbrechliches Wesen. Vielleicht musste sie sich gerade deshalb so entwickeln, dass sie Wasser als Waffe einsetzt, um mit Stoßwellen effizient ihre Beute angreifen zu können. Ganz anders geht da zum Beispiel der Fangschreckenkrebs vor, der mit seinen schwer gepanzerten, hammerförmigen Keulen sogar dickschalige Meeresbewohner mit der Kraft von mehreren Tausend Newton beherzt zerschmettert.

Was die Schnappklauen von Pistolengarnelen so besonders macht, sind zusammengefasst diese Eigenschaften:

• geniales Design für die Fernjagd
• blitzschneller asymmetrischer Verschluss
• Federbelastete Gelenke verhindern Selbstverletzungen.
• Stark mineralisierte und dennoch spröde Schlägerspitzen konzentrieren die Blasenbildung.
• bestimmte Winkelform für zielgerichtete Druckwellen
  Die Schnappschüsse der Pistolengarnele weisen uns höchst anschaulich auf ein noch völlig ungenutztes Wasserkraftpotenzial hin, das in einer erweiterten Dampfblasen-Implosionstechnologie liegt.

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Literatur:
Versluis, M., Schmitz, B., Heydt, A. von der & Lohse, D.: „Wie schnappende Garnelen schnappen: Durch kavitierende Blasen.“; Science 289, 2114-2117 (2000).

Beitragsbilder:

[1] pixabay.com – stevenpb

[2] pixabay.com – Lernestorod