Kreeftenpoot met ingebouwde schokbreker


Foto: Silke Baron

(Extra materiaal behorende bij de QR code uit de krant na de columntekst)

Het woord bidsprinkhaankreeft (19 letters) is te lang voor scrabble of Wordfeud (maximaal 15 letters), maar een prima uitdaging voor het aloude spel galgje. Het is de benaming voor een vrolijk gekleurde kreeft. Favoriete prooien van deze agressieve en actieve jager zijn schelpdieren, krabben en andere gepantserde dieren. Om bij het zachte vlees te komen moet het hoogstens 18 centimeter grote dier eerst door de harde buitenkant van de prooidieren zien te geraken. Daarvoor heeft hij gespecialiseerd gereedschap: twee hamerachtige knotsen als voorpoten die indrukwekkende prestaties leveren.

Hoewel de bidsprinkhaankreeft onder water leeft, kunnen de knotsen een versnelling van tienduizend keer de zwaartekracht (10.000 g) bereiken. Daarmee accelereren ze sneller dan menige kogel in lucht en halen ze een topsnelheid van meer dan 80 kilometer per uur.

De pantsers van verschillende prooidieren van de kreeft worden als inspiratiebron gebruikt voor impactbestendige materialen. Dit onderstreept nogmaals de prestaties van de voorpoten. Ook doet het de vraag rijzen hoe de knotspoten heel blijven, terwijl de bijzonder slagvaste behuizingen van de prooidieren het begeven. Bovendien stompt de jager er gedurende zijn leven vele duizenden keren met veel geweld op los, een langdurige ‘mishandeling’ van de eigen voorpoten.

De knotsen bestaan uit drie lagen die allemaal verschillen, in samenstelling én structuur. Daarmee combineert het materiaal een aantal gunstige impactbestendige eigenschappen. Het is sterk (kan veel druk verdragen), stijf (vervormt niet snel), hard (kan niet goed doorboord of bekrast worden) en taai (scheuren worden geen breuken). Dat voorkomt dat de voorpoten schade oplopen. Ook vormt het materiaal een ingebouwde schokbreker, zodat de kreeft zelf niet veel te lijden heeft van zijn gestomp.

Hoewel alle lagen op hun eigen manier bijdragen aan de bijzondere eigenschappen van de knotsen, trok vooral de binnenste de aandacht van Amerikaanse onderzoekers. Vooral deze laag zorgt voor slagvastheid en schokdemping. Ze bestaat uit laagjes gemineraliseerde vezels. Ieder laagje is een beetje gedraaid ten opzichte van de laag eronder zodat uiteindelijk een draai van 180 graden wordt gemaakt. Het lijkt net een spiraal of schroef.

De onderzoekers gebruikten het schroefvormige ontwerp voor het maken van impactbestendige composieten, materiaal dat is opgebouwd uit koolstofvezel en kunsthars. Samen met een paar veelgebruikte materialen uit de luchtvaartindustrie werd het nieuwe ontwerp aan een standaardtest onderworpen. Van grote hoogte laten ze er dan een gewicht met afgeronde punt op vallen. De standaardmaterialen werden helemaal doorboord of spleten zelfs in tweeën, maar het op de bidsprinkhaankreeft geïnspireerde ontwerp liep slechts een deuk op.

De onderzoekers testten ook de zogenaamde reststerkte. In de luchtvaartindustrie is die belangrijk, want ze geeft aan hoe goed beschadigd materiaal nog kan functioneren. Houdt het het bijvoorbeeld nog lang genoeg vol voor een veilige (nood)landing? Ook in deze test presteerde het nieuwe materiaal aanzienlijk beter. Dat maakt het nieuwe slagvaste composiet niet alleen geschikt voor vliegtuigen, maar ook voor tanks, auto’s, pantsers en helmen.

Misschien is het een idee om er een doorzichtige variant van te maken. Vanwege de mooie kleuren wordt de bidsprinkhaankreeft in aquaria gehouden. Maar het snel geprovoceerde dier heeft menige woonkamer onder water laten lopen met een chagrijnige tik tegen het glas. Een aquarium van doorzichtig knots-materiaal zou het dier een koekje van eigen deeg geven.

Ook leuk om te weten naar aanleiding van de column:

Doordat de bidsprinkhaankreeft (Engels: mantis shrimp) zo snel stompt veroorzaakt het dier drukverschillen in het water, waardoor dampbellen ontstaan. Als de dampbellen imploderen genereren ze een schokgolf. Dit verschijnsel wordt cavitatie genoemd. De prooi wordt zo als het ware twee keer geraakt: eerst krijgt het slachtoffer een stomp van de kreeft, onmiddellijk gevolgd door een schokgolf van de cavitatie. Mocht de klap van de bidsprinkhaankreeft zijn prooi gemist hebben, kan de prooi alsnog bewusteloos raken of zelfs gedood worden door de schokgolf.

Eigenaren van een bidsprinkhaankreeft moeten wel met dit dier uitkijken. Zoals genoemd kan het beest een aquarium aan diggelen slaan. Ook kan de kreeft zijn de eigenaar een pijnlijke stomp bezorgen. Bovendien zijn het vraatzuchtige roofdieren die er hun poot niet voor omdraaien om alle andere bewoners van het aquarium op te peuzelen.

Er zijn twee soorten bidsprinkhaankreeften. De column gaat over de ‘stompers’ met knuppelachtige voorpoten’, maar er zijn ook ‘spiesers’. Deze soort heeft voorpoten die aan een speer met weerhaken doen denken, waarmee ze hun prooi spiesen of grijpen.

Een filmpje van een bidsprinkhaankreeft die geduldig een schelpdier vernield is hier te zien.

Een slow motion opname van de stomper in actie is (na ongeveer een minuut) hier te vinden.

Een slow motion opname van een spieser is hier te zien.


Foto: De natuur als uitvinder

Gepubliceerd in dagblad Trouw op 6 maart 2015

Ylva Poelman alias De Bionische Vrouw
E: info@bionicacentrum.nl
T: 06 - 22 79 71 84