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BIONIK-INNOVATIONS-CENTRUM B-I-C – Abgeschlossene Forschungsprojekte

Quantifying the landing reaction of cockroaches

Kurzdarstellung des Projektes

Wie bei vielen Insektenspezies ist auch bei Kakerlaken ein Flügelapparat ausgeprägt. Dennoch ist über das tatsächliche Flugverhalten von Kakerlaken wenig bekannt.

Evolutiv betrachtet gehören sie zu den ältesten zum Flug befähigten Insekten und sind in ihrem Bauplan seit Jahrmillionen weitgehend unverändert. Hinsichtlich der Komplexität der Flugmechanik und -steuerung wird davon ausgegangen, dass Kakerlaken "einfacher gebaut" sind als andere Insekten.

In einer eigens errichteten Flugarena, die den Versuchsorganismen keinerlei visuelle Kontraste lieferte, wurden Kakerlaken der Spezies Blaptica dubia von einer erhobenen Plattform aus definierten Höhen freigelassen.



Bild 1: Bei der Grünen Bananenschabe (Panchlora nivea) sind sowohl Männchen als auch Weibchen zum Flug befähigt.




Bild 2: Ausschnitt aus einer am Windkanal mit einer Highspeedkamera
aufgenommenen Flugsequenz einer männlichen Argentinischen
Waldschabe (Blaptica dubia).
Um die Charakteristika des Fluges zu erfassen wurden (Highspeed-) Videosequenzen aus 2 Perspektiven aufgezeichnet. Aufgezeichnete Flugsequenzen wurden bezüglich der Präsenz charakteristischer Phasen während des Fluges (Flügelentfaltung, Flügelschlag-Beginn, Flugstabilisierung u.ä.) untersucht.

Ebenso wurden einzelne physikalische und aerodynamische Parameter (Flugbahn, vertikale und horizontale Geschwindigkeits- und Beschleunigungs-Vektoren, Körperanstellwinkel zur Flugbahn, u.ä.) analysiert.

Erste Versuche zeigen, dass Kakerlaken eher einen kontrollierten Absturz absolvieren, als einen tatsächlichen Flug. Dabei weisen sie in den ersten Sekunden dieses "Parachuting" zunächst ähnliche Verhaltensphasen auf, wenden jedoch im Laufe des Absturzes unterschiedliche Strategien an, um den Fall zu bremsen.

 


Bild 3: Schema einer Kakerlake im Sinkflug. Parameter, die Aufschluss über das Flugverhalten geben können, sind u.a. die Flugtrajektorie, die vertikalen sowie horizontalen Geschwindigkeits- und Beschleunigungsvektoren sowie der Anstellwinkel des Körpers zur Flugrichtung.

Projektziele

In weiteren Schritten werden die beobachteten Verhaltensmuster und Strategien beim Kooperationspartner ESA in die Steuerungssimulation des Modells einer unbemannten Raumsonde integriert. Zudem werden die Experimente auf weitere Schaben-Spezies ausgedehnt, insbesondere auf solche Arten, bei denen sowohl Männchen als auch Weibchen zum Flug befähigt sind.

Projektleitung und Projektmitarbeiter
Prof. Dr. Antonia B. Kesel, Andrew Martin, Florian Hoffmann, Joshua Tagoe, Philip Kloss

Finanzierung
     - Europäische Weltraumbehörde (ESA)

Kooperationspartner
    - Advanced Concepts Team (ACT) der Europäischen Weltraumbehörde (ESA), Noordwijk, NL

Veröffentlichungen

  • A. Kesel, A. Martin, F. Hoffmann (2009): Quantifying the Landing Reaction of Cockroaches. Final Report for Ariadna study 08/6302.

Informationen zu ...

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