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Angewandtes Origami: Wie der Marienkäfer die Flügel verstaut

Käfer müssen ihre filigranen Flügel unter dicken Schutzhauben verstauen. Die Technik, die sie dabei einsetzen, ist so kompliziert, dass Ingenieure noch etwas lernen können.
Marienkäfer beim AbflugLaden...

Die Technik, mit der Marienkäfer ihre Flügel zusammenfalten, lässt sich nicht leicht studieren. Zum einen geht es relativ schnell – in nur zwei Sekunden ist alles geschehen, zum anderen vollzieht sich ein Großteil des Vorgangs unter dem harten Panzer der Tiere, den Deckflügeln. Ein Team um Kazuya Saito von der Universität Tokio ließ sich davon nicht abschrecken. Die Wissenschaftler filmten den Vorgang mit Hochgeschwindigkeitskameras bei Käfern, denen sie einen der beiden Deckflügel mit einer durchsichtigen Acrylscheibe ersetzt hatten. So gelang es ihnen, das Geheimnis der Flügelfaltung zu lüften.

Der Marienkäfer knäult seine Flügel nicht einfach nach dem Zufallsprinzip unter die die beiden Hauben. Stattdessen sorgen Flügeladern dafür, dass die Faltung jedes Mal entlang der gewünschten Falzkanten erfolgt. Eine große querverlaufende Ader teilt den Flügel in den vorderen Teil, der direkt nach der Landung unter den zuschnappenden Deckflügeln verschwindet, und den hinteren Teil, der entlang dieser Ader abgeknickt und dann mit Hilfe eines komplexen Gefüges weiterer Faltungen unter den punktbewehrten Deckel gezogen wird. Im Wesentlichen baut dieser Faltvorgang auf einer z-förmigen Falz auf, die mit noch weiteren, kürzeren Falzen in Form einer Raute verbunden ist, was die Flügel noch weiter komprimiert.

© Kazuya Saito
Die Faltung im Detail

Den Aufbau der Flügeladern analysierten Saito und Kollegen mittels Computertomografie. Die Strukturen erinnern in ihrer Form an selbsteinrollende Maßbänder: Dank ihrer Wölbung quer zur Längsrichtung federn sie sofort in ihre Ursprungsform zurück, wenn sie im Zuge des Faltvorgangs gebogen werden. So kann der Käfer blitzschnell die Flügel ausbreiten.

Bei der Flügelfaltung gehe es darum, zwei gegensätzlichen Ansprüchen gleichzeitig zu genügen, nämlich der Stabilität beim Flug einerseits und der Flexibilität beim Platz sparenden Verstauen andererseits. Die Forscher erhoffen sich darum von ihrer Untersuchung in den "Proceedings of the National Academy of Sciences" ein besseres Verständnis und Inspiration für technische Faltvorgänge, angefangen bei Solarpaneelen von Raumsonden bis hin zum gewöhnlichen Regenschirm.

© Kazuya Saito
Bereit zum Abheben

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