Wissenschaft im Fokus

Domokos, G. & P. L. Várkonyi (2007): Geometry and self-righting of turtles. – Proceedings of the Royal Society of London Series B: Biological Sciences 275 (1630): 11-17.

Die Geometrie und das Umdrehverhalten von Schildkröten

Terrestrische Tiere mit harten Schalen unterliegen einer ständigen Gefahr, wenn sie auf den Rücken gelegt werden. Deshalb wurden vielfältige Strategien für das Umdrehverhalten bei Käfern und Schildkröten beschrieben, aber die exakte Rolle, die die Schalen- oder Panzergeometrie für die Umdrehreaktion spielt, ist bis heute unbekannt. Die Strategien basieren häufig auf aktiven Mechanismen, z. B. Käfer drehen sich selbst um, indem sie bestimmte Bewegungen mit ihren Beinen und Flügeln durchführen, und die eher flachen aquatischen Schildkröten benutzen meist ihren muskulösen Hals, um sich aus der Rückenlage umzudrehen. Andererseits haben diesbezüglich die hochgewölbten Landschildkröten mit ihren vergleichsweise kurzen Beinen und Hälsen so gut wie gar keine aktive Kontrolle: Bei ihnen ist es eher so, dass die Form selbst als ein fundamentales Werkzeug dient. Basierend auf im Feld gesammelten Daten für ein breites Spektrum an aquatischen und terrestrischen Schildkrötenspezies entwickelten wir ein geometrisches Modell des Panzers. Angeregt durch kürzlich errechnete mathematische Ergebnisse zeigen wir, dass eine einfache mechanische Klassifikation des Modells sehr gut mit der verwendeten Strategie des Umdrehverhaltens korreliert. Im speziellen zeigen wir, dass die exakte Geometrie der hochgewölbten Panzer terrestrischer Spezies nahezu die optimale Form für die Umdrehbarkeit hat und dass die Panzerform einen herausragenden Faktor für Umdrehbarkeit darstellt. Unsere Studie veranschaulicht, wie die Evolution Probleme löst, die weit von einem trivialen geometrischen Problem entfernt sind, wobei sie einige Schildkröten mit monostatischen Panzern ausstattete, die wunderschöne Formen haben, die nur selten anders wo in der Natur auftreten.

Anmerkung von H.-J. Bidmon:
Eine interessante Arbeit, die versucht, einen Aspekt dingfest zu machen, der einen klaren Selektionsdruck für eine bestimmte Panzerform erkennen lässt. Nun, wie oft im Leben mag auch das nur einer unter vielen Aspekten sein, denn ein anderer könnte auch in Bezug zur Thermoregulation bestehen, da flache, großflächige dünnere Panzer sich schneller passiv in der Sonne aufheizen als eher kugelige dickere (höhere) Formen mit vergleichsweise geringerer Oberfläche im Bezug zum Gesamtvolumen. Nichtsdestotrotz macht die Arbeit aber deutlich, dass die Panzerform entscheidend für das Überleben der Tiere ist. Damit stellt sich aber auch die Frage, wie verändert sich die Überlebensfähigkeit der Schildkröten, wenn unter den Bedingungen der Gefangenschaftshaltung die Panzerform sehr stark von der natürlichen Form abweicht? Denn uns allen ist nun zur Genüge bekannt, dass manche Tiere in Gefangenschaft flacher und weniger gewölbt heranwachsen oder höckerigere Panzer ausbilden als in ihrem natürlichen Habitat. Selbst wenn unter einer überwachten Gefangenschaftshaltung dies kaum Auswirkungen auf ihre Überlebensfähigkeit haben dürfte, so muss die Frage erlaubt sein, ob sich solche Individuen dann noch für eine Auswilderung und Wiederansiedlung eignen würden? Warum diese etwas weit gefasste Anmerkung? Nun wer die ganze Arbeit liest, wird feststellen, dass die Autoren die Idealform bei Sternschildkröten gefunden haben. Da fragt man sich doch, müsste man die geometrische Idealform nicht bei mehr Arten finden, oder welche anderen Ursachen gibt es, die dafür sorgen, dass andere Arten eben doch etwas von der Idealform abweichen? Das ist wie beim Autobau, ginge es wirklich nur um den geringsten Luftwiderstand, dann müssten von der Form her alle Autos gleich aussehen.




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