Deze insecten katapulteren hun urine (en ja, daar hebben we beelden van!)

    De bijzondere aanpak stelt de insecten in staat om zich elke dag van een enorme hoeveelheid urine – die gelijk staat aan wel 300 keer hun eigen lichaamsgewicht – te ontdoen.

    Tot die conclusie komen onderzoekers in het blad Nature Communications. Voor hun studie bogen ze zich over dwergcicaden, behorende tot de soort Homalodisca vitripennis. Deze insecten zijn slechts 12 millimeter lang, maar tot grootse dingen in staat. Zo blijken ze zich op een heel bijzondere manier van grote hoeveelheden urine te ontdoen.

    Superpropulsie
    Wanneer de kleine insecten moeten plassen, persen ze een druppel uit die – terwijl de druppel groeit – blijft ‘plakken’ aan een aanhangsel dat de onderzoekers een ‘anal stylus’ noemen. Wanneer de druppel de optimale diameter bereikt, beweegt deze ‘anal stylus’ iets naar achteren, om de druppel vervolgens – een beetje à la de flippers in een flipperkast – met een enorme snelheid weg te schieten. “We realiseerden ons dat het insect in feite een soort katapult had ontwikkeld en deze kon gebruiken om urinedruppels herhaaldelijk met grote snelheid weg te slingeren,” aldus onderzoeker Elio Challita.

    Maar het wordt nog gekker. Want toen de onderzoekers de snelheid waarmee de druppel wordt weggeschoten, vergeleken met de snelheid van de ‘anal stylus’ ontdekten ze iets bijzonders. De snelheid van de druppel bleek namelijk 1,4 keer hoger te liggen dan de snelheid waarmee de ‘anal stylus’ bewoog. Hoe is dat mogelijk? Dankzij superpropulsie, zo stellen de onderzoekers. “Dit is een principe waarbij een zacht, elastisch projectiel door de lancering slim te timen, sneller gelanceerd wordt dan het lanceersysteem zelf,” legt onderzoeker Saad Bhamla aan Scientias.nl uit. “Je kunt het een beetje vergelijken met een duiker die zijn sprong van de duikplank zo timet dat hij een extra energieboost krijgt. Deze insecten lanceren hun elastische urinedruppel (het projectiel) met behulp van een gespecialiseerde aanhangsel dat we ‘anal stylus’ (het lanceersysteem) noemen. En door gebruik te maken van superpropulsie kunnen deze insecten zich – druppel voor druppel – ontdoen van een grote hoeveelheid urine.”

    Heel concreet kunnen de insecten zo elke dag een hoeveelheid urine kwijtraken die gelijkstaat aan ongeveer 300 keer hun lichaamsgewicht. Ter vergelijking: wij mensen ontdoen ons elke dag van een hoeveelheid urine die gelijkstaat aan 2,5 procent van ons lichaamsgewicht.


    Superpropulsie is een fenomeen waarbij een druppel die op een op en neer bewegend oppervlak rust op een gegeven moment met een grotere snelheid dan waarmee het oppervlak beweegt, omhoog gaat. En dus loskomt van het oppervlak en gekatapulteerd lijkt te worden. Het fenomeen werd in 2017 ontdekt en ontstaat wanneer vibraties in de druppel zich op een bepaalde manier verhouden tot de frequentie waarmee het oppervlak beweegt.

    Dieet
    Dat de insecten zulke grote hoeveelheden water moeten kwijtraken, is te herleiden naar hun dieet. Dat bestaat namelijk uit plantensap dat voor 95 procent uit water bestaat en nauwelijks voedingswaarde heeft. Hierdoor moet het insect er veel van nuttigen om toch voldoende voedingsstoffen binnen te krijgen. En vervolgens dus ook weer heel vaak plassen.

    Druppel
    Plassen kan op verschillende manieren, zo legt onderzoeker Elio Challita aan Scientias.nl uit. “Plassen in druppelvorm zie je in de natuur niet vaak gebeuren. De meeste grote dieren die we tegenkomen, plassen in straalvorm. Kleinere dieren – zoals vleermuizen en muizen – en kleine insecten – zoals muggen en vliegen – plassen echter wel in druppelvorm. Maar die doen dat lang niet zo frequent als H. vitripennis.”

    Energiebesparing
    Dat het kleine insect zo vaak moet plassen, komt dus door dat armzalige dieet dat nauwelijks voedingsstoffen herbergt. Ironisch genoeg kost plassen ook weer energie. En dat is waarschijnlijk dan ook de reden dat H. vitripennis zich op zo’n bijzondere en efficiënte manier van zijn urine ontdoet. “Er zijn twee manieren waarop de insecten energie besparen door hun urine te katapulteren,” stelt Bhamla. “Allereerst door druppels in plaats van een straal te vormen. En ten tweede door gebruik te maken van superpropulsie.” Een straal vormen kost namelijk veel energie; druppels vormen is wat energiezuiniger. En door superpropulsie kan het insect zich ook nog eens heel efficiënt van zo’n gevormde druppel ontdoen.

    Het is verbazingwekkend, zo vinden de onderzoekers. “Wat ons tijdens de studie het meest verrast heeft, was het feit dat deze insecten een manier hebben gevonden om hun druppels urine weg te slingeren en daarbij gebruikmaken van het principe van superpropulsie, iets wat we eerder alleen nog maar toegepast hadden gezien in door mensen gemaakte systemen.” Het onderzoek onthult dan ook dat insecten geweldige engineers zijn, zo stelt Challita. Maar je moet het wel willen zien. En daar schort het soms nog een beetje aan. Zeker als het om de ontlasting gaat. “We zien de wijze waarop organismen zich ontlasten vaak als iets waar een taboe op rust of wat een beetje gek is, maar het is een biologische functie die welbeschouwd net zo belangrijk is als de wijze waarop dieren zich voeden en tevens belangrijke energetische, ecologische en evolutionaire implicaties heeft.”

    Bronmateriaal

    "Super-fast insect urination powered by the physics of superpropulsion" - Georgia Institute of Technology
    "Droplet superpropulsion in an energetically constrained insect" - Nature Communications
    Interview met Saad Bhamla & Elio Challita
    Afbeelding bovenaan dit artikel: Bhamla Lab, Georgia Tech

    Fout gevonden?

    VanafHier.nl

    Een community van  

    Voor jou geselecteerd