Zoologie: Wie sich Schildkröten umdrehen

Dreht man eine Schildkröte um, gelingt es ihr, wieder auf die Beine zu kommen. Zwei Wissenscaftler haben nun entdeckt, wie - sie bedient sich einer cleveren Kombination aus Panzerform und Bein- und Halsbewegungen.

Wie Franz Kafkas Gregor in der Metamorphose entdeckte, es ist ziemlich unangenehm, auf dem Rücken zu liegen, wenn man die Form einer Schabe hat. Sowohl Schaben als auch Schildkröten sind aufgrund ihrer runden Rücken anfällig dafür, mit in der Luft strampelnden Beinen auf demselben zu landen.

Für Schildkröten ist dies mehr als ein Zufallsrisiko: Streitlustige Männchen versuchen oft, in einem Revierkampf den Gegner auf den Rücken zu werfen. Gábor Domokos von der Budapest University of Technology and Economics und Péter Várkonyi von der Princeton University in New Jersey warfen einen mathematischen Blick auf lebende Tiere, um herauszufinden, ob sie vernünftige Formen entwickelt haben, die ihnen helfen, ein Steckenbleiben zu vermeiden (1).

Die ideale Antwort wäre ein Panzer, der überhaupt nicht stecken bleiben kann - der sich automatisch wieder in die aufrechte Position dreht, wie ein Stehaufmännchen. Domokos und Várkonyi haben den Mechanismus idealisierter Panzerformen untersucht und theoretisch bewiesen, dass solche selbstaufrichtenden Panzer möglich wären. Es wären hohe Kuppeln mit einem halbkreisförmigen Kreuzschnitt, der auf einer Seite etwas abgeflacht ist.

Die Panzer einiger Schildkröten, wie der Sternschildkröte (Geochelone elegans), ähneln dieser Form sehr. Sie können aufgrund kleinerer Unperfektheiten in der Panzeroberfläche immer noch stecken bleiben, aber ein paar kleinere Beinbewegungen reichen aus, damit die Schildkröte sich wieder aufrichten kann. Die Forscher nennen solche hohen Panzer mit nur einem stabilen Schwerpunkt (auf den Füßen des Tieres) monostatisch.

Die Großen und die Gedrungenen

Hohe Panzer sind also gut, um sich mit minimaler Anstrengung aufzurichten, und bilden einen guten Schutz vor den Kiefern der Feinde. Könnte dies die Antwort für alle Land- und Meeresschildkröten sein? Keine Schildkrötenart und kein Individuum verfügt über einen wirklich perfekten monostatischen Panzer, was nach Ansicht von Várkonyi vermutlich daran liegt, dass hohe Panzer auch Nachteile haben könnten: Zum Beispiel könnte der Wind die Tiere umwerfen. Várkonyi sagt auch, eine wirklich monostatische Form erfordere ein gewisses Feintuning.

Plattere Panzer haben andere Vorteile: Sie sind z. B. besser zum Schwimmen und für den Einsatz als Schaufel beim Graben geeignet. Die Krötenkopfschildkröte und die Schaltenschildkröte sind so flach und kennen zwei stabile Lagen: aufrecht und auf dem Rücken.

Eine flache Schildkröte dreht sich um, indem sie ihren Hals zu Hilfe nimmt.

Bei derart flachen Panzern braucht es mehr als ein bisschen Gestrampel mit den Beinen, um sich wieder aufzurichten. Diese Tiere haben meistens einen langen Hals, den sie strecken und als Achse benutzen, während sie sich mit den Beinen aufrichten. Je länger der Hals, desto einfacher ist dieses Manöver für das Tier. Das liegt an der Hebelwirkung, die bewirkt, dass man bei einem längeren Hebel weniger Kraft braucht als bei einem kurzen.

Zwischen den Stühlen stecken

Zwischen diesen beiden Extremen der hohen und flachen Panzer gibt es noch die leicht gewölbten Panzer, wie sie beispielsweise bei den Dosenschildkröten vorkommen. Überraschenderweise kennen diese Tiere drei stabile Positionen: auf dem Rücken, aufrecht und dazwischen, wenn der Panzer auf seiner runden Seite liegt.

Diese Schildkröten bedienen sich einer Strategie, die aus den beiden ersteren zusammengesetzt ist: Bewegungen des Kopfes oder der Füße dreht den Panzer vom Rücken auf die Seite und von dort aus kann die Schildkröte durch Einsatz ihres Halses als Achse und Bewegungen der Füße den Panzer in die aufrechte Position zurückkippen.

Diese Arbeit wird ohne Frage für Schildkrötenhalter aller Altersstufen von Interesse sein, aber es ist unwahrscheinlich, dass eine Studie über das Drehverhalten von Schildkröten der Wissenschaft neue Wege erschließt, wie sich umgefallene Roboter selbst wieder aufrichten könnten - Ingenieure haben auf diesem Gebiet bereits mehrere sehr simple Lösungen gefunden. "Man kann einfach Ballast in den Boden füllen", gibt Várkonyi zu.

(1) Domokos, G. & Várkonyi, P. L. Proc. R. Soc. B advance publication doi:10.1098/rspb.2007.1188 (2007).

Dieser Artikel wurde erstmals am 16.10.2007 bei news@nature.com veröffentlicht. doi: 10.1038/news2007.170. Übersetzung: Sonja Hinte. © 2007, Macmillan Publishers Ltd

Philip Ball