Besonders klein zu sein, kann bekanntlich entscheidende Vorteile bieten. Aus diesem Grund wurden auch manche Insekten im Lauf der Evolution zu immer noch extremeren Winzlingen. Beim Schrumpfen die Flugfähigkeiten beibehalten zu können, stellte jedoch eine Herausforderung dar, denn bei zunehmender Miniaturisierung kommt es zu problematischen Effekten beim Flügelschlag. Vereinfacht ausgedrückt wird die Luft dabei immer zäher – je kleiner die Flügel, desto mehr verhält sich das Medium wie Sirup. Kleine Fluginsekten müssen dadurch vergleichsweise viel Energie beim Fliegen aufwenden. Dies scheint sich auch in den typischen Flugleistungen widerzuspiegeln: In der Regel sind größere Fluginsekten schneller unterwegs als kleinere.
Geheimnissen flinker Mikroflieger auf der Spur
Doch dabei gibt es überraschende Ausnahmen: In einer früheren Studie haben die Forscher um Alexey Polilov von der Lomonossow-Universität Moskau bereits gezeigt, dass Vertreter der sogenannten Federflügel-Käfer (Ptiliidae) trotz ihres Miniaturformats überraschend flink in der Luft unterwegs sind. Die teilweise unter einem halben Millimeter großen Winzlinge gehören zu den kleinsten bekannten flugfähigen Insekten der Welt und zeichnen sich durch borstenartige Flügelstrukturen aus. Trotz ihrer Größe erreichen sie aber Flugleistungen wie andere Käferarten, die dreimal größer sind als sie. Der Vermutung, dass dies auf die besonderen Strukturen der Flügel der Mini-Käfer oder auf ihren Flugstil zurückzuführen ist, sind die Wissenschaftler nun in ihrer aktuellen Studie nachgegangen.
In ihrem Fokus stand dabei der etwa 0,4 Millimeter große Federflügel-Käfer Paratuposa placentis, der auf Pilzen in Vietnam lebt. Die Forscher untersuchten durch Mikroskopiertechniken die federartigen Flügelstrukturen dieser Winzlinge im Detail. Den Flugstil der Insekten erfassten sie durch Aufnahmen mittels Hochgeschwindigkeits-Kameras aus verschiedenen Perspektiven. Anschließend implementierten sie ihre Ergebnisse in Modelle und 3D-Simulationen, um Rückschlüsse auf die Bedeutung der Merkmale und das Flugverhalten zu ermöglichen.
So wurde zunächst deutlich, welche Rolle die ungewöhnliche Flügelstruktur der Käfer für ihre fliegerische Leistungsfähigkeit spielt. Statt der üblichen Flugmembranen besitzen die Ptiliidae borstenartige Strukturen, die wie Federstrukturen erscheinen. Im Fall von P. placentis konnten die Forscher nun zeigen, dass die einzelnen Borsten weitere Auswüchse aufweisen. Aus Berechnungen der Forscher geht dabei hervor, dass die fächerartigen Gebilde einen deutlichen Gewichtsvorteil gegenüber Membranflügeln bieten. Dadurch können die Mini-Käfer ihre Flügel vergleichsweise leicht durch die zähe Luft bewegen. Trotz der freien Zwischenräume können die Strukturen bei der erhöhten Viskosität im Miniaturmaßstab aber dafür sorgen, dass kaum Luft beim Flügelschlag durch sie dringt, erklären die Forscher.
