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Nosoderma diabolicum

Art der Gattung Nosoderma
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Nosoderma diabolicum, in der Fachliteratur auch als Phloeodes diabolicus zu finden, ist ein in Nordamerika vorkommender flugunfähiger Käfer.

Nosoderma diabolicum

Nosoderma diabolicum

Systematik
Klasse: Insekten (Insecta)
Ordnung: Käfer (Coleoptera)
Unterordnung: Polyphaga
Familie: Zopheridae
Gattung: Nosoderma
Art: Nosoderma diabolicum
Wissenschaftlicher Name
Nosoderma diabolicum
(Le Conte, 1851)

Merkmale

Die Käfer erreichen eine Länge von 16 bis 22 Millimetern.[1] Die dorsale Färbung variiert von hellbraun bis zu dunkelgrau. Auf den Elytren heben sich kleine cremefarbene, goldfarbene und schwarze Flecke ab. Der überwiegende Teil der Oberfläche ist mit Setae bedeckt. Einige schwache Vertiefungen sind mit schwarzen, blattförmigen Setae gefüllt. Die Randzonen der Elytren sind mit den Seiten fest verbunden, dadurch sind die Tiere flugunfähig. Der Prothorax ist länger als breit, in der Mitte am breitesten, schmaler an der Basis und mit markanten, gelappten Seitenwinkeln versehen. Die Genae zeigen deutliche Spitzen. Die Mandibel sind robust und kräftig und zeigen zwei gut entwickelte Zähne.

Struktur der Deckflügel und Bionik

Ein Forscherteam um David Kisailus von der University of California in Irvine hat sich mit den Besonderheiten der Stabilität und der Struktur der Deckflügel von Nosoderma diabolicum befasst, da sie bemerkten, dass die Käfer, selbst wenn sie von einem Auto überfahren wurden, unbeschädigt überlebten. Unter Verwendung fortschrittlicher Mikroskopie, Spektroskopie und mechanischer In situ-Tests wurde das Exoskelett dieses Käfers untersucht und die daraus resultierenden mechanischen Reaktions- und Zähigkeitsmechanismen dokumentiert. Ihre Forschungen führten zu folgenden Ergebnissen:[2]

  • Die Widerstandsfähigkeit beruht auf der speziellen Struktur des Rückens. "Der Käfer ist wie ein kleiner Panzer gebaut", weshalb die Art im englischen Sprachgebrauch als diabolical ironclad beetle (Teuflischer eisengepanzerter Käfer) bezeichnet wird.
  • Die Gesamtstabilität geht im Besonderen auf zwei Randzonen der Elytren zurück, die seitlichen Übergangszonen zur Bauchschale und insbesondere die Naht, die die beiden Elytren in der Mitte des Rückens verbindet. Diese Elemente verleihen dem Panzer eine beträchtliche Kombination aus Härte und Biegsamkeit.
  • Das Material des Panzers enthält neben chitinhaltigen Fasern auch deutlich mehr Proteine als bei anderen Arten, was die Festigkeit deutlich erhöht.
  • Die seitlichen Verbindungen des Rückenpanzers zur Bauchplatte bestehen aus Strukturen, die im vorderen Brustbereich fest ineinander greifen, wodurch die Festigkeit erhöht wird und die inneren Organe geschützt werden. Im hinteren Bereich liegt der Panzer leicht auf und ist gegen die Bauchplatte verschiebbar, wodurch ein Stoßdämpfer-Effekt sowie ein biegsamer Übergang erzielt werden.
  • Unter dem Mikroskop ist zu erkennen, dass die Naht zwischen den beiden Elytren aus ineinander verzahnten elliptischen Stücken besteht, die sich bei Belastung verformen können und die übereinander angeordneten Schichten des Panzers lösen, die Naht bleibt jedoch intakt.
  • Kompressionstests ergaben, dass der Käfer einer Kraft von 149 Newton standhält, was einer Masse von ca. 15 Kilogramm entspricht, die auf den Körper drückt, und damit etwa das 39.000-Fache seines eigenen Gewichts ausmacht. Überträgt man den Wert auf einen 100 Kilogramm schweren Menschen, müsste dieser einem Gewicht von 3900 Tonnen standhalten.

Die Forscher sind der Ansicht, dass die gewonnenen Erkenntnisse zu besseren Materialien und Verbindungen, etwa in der Luft- und Raumfahrt führen könnten. Verbesserungen beim Verbinden unterschiedlicher Materialien wie von Kunststoffen und Metallen zu technischen Strukturen erscheinen möglich, wobei auch Vergleiche mit herkömmlichen Methoden wie Schweißen und Kleben angestellt wurden. Die Ergebnisse könnten außerdem bei mechanischen Befestigungen sowie bei der Entwicklung von zähen, schlag- und bruchsicheren Materialien zum Verbinden unterschiedlicher Stoffe angewendet werden. Neue, ineinandergreifende Nähte aus biomimetischen Verbundwerkstoffen können hergestellt werden, die im Vergleich zu anderen, häufig verwendeten technischen Verbindungen eine erhebliche Erhöhung der Zähigkeit aufweisen.[2]

Verbreitung und Lebensraum

Nosoderma diabolicum kommt im Südwesten der USA vor. Man findet die Käfer in erster Linie in kargen, heißen und trockenen Gebieten.

Lebensweise

Die Käfer sind schwerpunktmäßig im April und Mai zu finden.[3] Sie halten sich gerne unter der Rinde von Eichen (Quercus) auf und ernähren sich von Pilzen. Wenn sie von Fressfeinden angegriffen werden, stellen sie sich tot und warten, bis der Feind von ihnen ablässt, da sie mit ihrer gepanzerten Struktur nicht aufgebrochen werden können. Gefahr droht nur von solchen Angreifern, die den Käfer als Ganzes schlucken.

Einzelnachweise

  1. ↑ Gabriela Parra-Olea & Mario García-París: Re-evaluation of the genera Phloeodes, Noserus and Nosoderma (Coleoptera: Zopheridae) with description of a new species of Nosoderma from northern México, Annales- Societe Entomologique de France 42 (2), 2006, S. 215–230, doi:10.1080/00379271.2006.10700625
  2. ↑ a b David Kisailus, Rivera, J., Hosseini, M.S., Restrepo, D. et al. Toughening mechanisms of the elytra of the diabolical ironclad beetle. Nature 586, 2020, S. 543–548, doi:10.1038/s41586-020-2813-8
  3. ↑ Beobachtungsperioden
Commons: Nosoderma diabolicum – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
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