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Wie ein Leguan auf dem Wasser läuft


Die Helmbasilisken sind berühmt für ihre einzigartige Fähigkeit, sich rennend auf dem Wasser fortzubewegen. Die olivbraunen Echsen aus der Familie der Leguane mit den zwei hellen Seitenstreifen und dunklen Querflecken werden bis zu 80 Zentimeter lang und 200 Gramm schwer. Besondere Merkmale sind außer einem enormen Schwanz, der rund zwei Drittel der Körperlänge ausmacht, der namengebende Kopfhelm sowie ein hoher Rückenkamm bei den Männchen.

Die Tiere leben in den tropischen Regenwäldern Mittelamerikas und ernähren sich von Kleintieren und Früchten. Normalerweise sitzen sie auf überhängenden Zweigen am Rand eines Gewässers. Werden sie erschreckt, lassen sie sich ins Wasser fallen und flitzen auf ihren Hinterbeinen in halb aufrechter Stellung über die Oberfläche des Teichs oder Flusses; junge Tiere scheinen dabei völlig in der Luft dahinzugleiten, während erwachsene Exemplare etwas einsinken. Basilisken können zwar auch ausgezeichnet schwimmen und tauchen; doch erreichen sie beim Sprint über die Wasseroberfläche mit bis zu zwölf Kilometern pro Stunde eine wesentlich höhere Geschwindigkeit, so daß sie angreifenden Wassertieren leicht entkommen.

Um die physikalischen Hintergründe der wundersamen Beinahe-Levitation genauer zu erforschen, machten wir Videoaufnahmen von sieben Basilisken beim strampelnden Lauf übers Wasser und konstruierten mechanische Modelle. Dadurch konnten wir den Bewegungsablauf minutiös verfolgen und ermitteln, welche Komponenten wie stark zum Auftrieb beitragen.

Als erstes patscht der Basilisk mit einem seiner beiden Hinterfüße, die fünf lange, krallenbewehrte Zehen tragen, auf die Wasseroberfläche. Bei einem mittelgroßen, etwa 90 Gramm wiegenden Tier liefert die Oberflächenspannung des Wassers, die beim Kontakt mit dem flach aufgesetzten Fuß wirksam wird, immerhin 23 Prozent der Kraft, die nötig ist, den Körper in der Luft zu halten. Im nächsten Sekundenbruchteil drückt die Echse den gespreizten Fuß mit einer Schlagbewegung nach unten, so daß er abrupt Wasser verdrängt und eine luftgefüllte Vertiefung erzeugt. Der Basilisk stößt sich dabei gewissermaßen an den weggeschleuderten Wassermassen ab und nutzt zugleich die hydrostatische Druckdifferenz zwischen der Oberfläche des Wassers und dem Boden des luftgefüllten Hohlraums unter seinem Fuß. Zusammen mit der Oberflächenspannung des Wassers können beide Effekte nach unseren Berechnungen 111 Prozent der Tragkraft erzeugen, die eine ausgewachsene Echse braucht, um nicht einzusinken. Jungtiere mit nur zwei Gramm Gewicht sollten sogar 225 Prozent des benötigten Auftriebs gewinnen, was erklärt, warum sie eleganter und müheloser über Gewässer spurten.

Doch wie erreicht die Echse, daß der beim Niederdrücken des Fußes erzielte Auftrieb nicht beim Anheben wieder verloren geht? Der Trick besteht darin, den Fuß aus dem luftgefüllten Hohlraum im Wasser herauszuziehen, bevor dieser sich geschlossen hat; so vermeidet das Tier den sehr viel höheren Reibungswiderstand der Flüssigkeit. Wie genaues Hinsehen ergab, schleudert es seine Zehen nach hinten, streckt sie dabei und läßt den Fuß aus dem Wasser gleiten, solange er noch von Luft umgeben ist.

Hilfreich dürfte sich dabei ein schmaler Hautsaum an den Rändern der Zehen auswirken. Wie ein Fallschirm bläht er sich beim Eintauchen ins Wasser auf und erhöht so den Wirkungsquerschnitt und damit den Abstoßungseffekt. Beim Herausziehen klappt er dagegen zusammen, was den Fuß schmaler macht, so daß er gut durch den vorher erzeugten luftgefüllten Hohlraum paßt.

Außer Basilisken vermögen nur einige Wasservögel mit Schwimmhäuten zwischen den Zehen über die Wasseroberfläche zu laufen; doch ist der physikalische Mechanismus dabei anders und bisher nicht genau erforscht. Menschen können von den Basilisken jedenfalls nichts lernen – außer lieber nicht zu versuchen, übers Wasser zu wandeln. Ein erwachsener Mann mit 80 Kilogramm Körpergewicht müßte dazu eine Geschwindigkeit von 110 Kilometern pro Stunde (30 Metern pro Sekunde) erreichen und 15mal so viel Muskelenergie aufbringen, wie seine Stoffwechselmaschinerie hergibt.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 11 / 1997, Seite 30
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
11 / 1997

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 11 / 1997

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