Im Malawisee steigen Milliarden von Insektenlarven jeden Tag in mehr als 200 Meter Tiefe hinab. Diese Wanderung scheint mit ihrem luftgefüllten Atmungssystem unvereinbar zu sein. Eine Studie zeigt jedoch, dass ihre inneren Luftreserven dank einer angepassten biologischen Struktur noch höheren Drücken standhalten.
Die Larven gehören zur Art Chaoborus edulis, einer aquatischen Mücke, die in diesem großen See Ostafrikas vorkommt. Tagsüber begeben sie sich in eine tiefe, nahezu sauerstofffreie Schicht. Nur wenige Fische können dort lange bleiben. Nachts steigen sie an die Oberfläche, um sich zu ernähren.
Der Malawisee, in Tansania auch als Nyassasee und in Mosambik als Lago Niassa bekannt, ist einer der Großen Seen Afrikas und der südlichste See des ostafrikanischen Riftsystems, gelegen zwischen Malawi, Mosambik und Tansania.
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Die Forscher verfolgten diese Bewegungen mit einem am Seegrund installierten Sonar. Sie beobachteten massive und regelmäßige vertikale Wanderungen. Die Larven durchqueren jedoch eine Zone mit Raubfischen. Ihr tiefer Tauchgang stellt daher trotz der physischen Belastungen, die das Wasser mit sich bringt, ein vorübergehendes Refugium dar.
Bei Insekten beruht das Atmungssystem auf luftgefüllten Röhren, den sogenannten Tracheen. Bei diesen Larven bildet ein Teil dieses Netzwerks zwei Paare kleiner Säcke. Diese funktionieren wie die Ballasttanks eines U-Bootes. Ihr Volumen bestimmt, ob das Tier aufsteigt, abtaucht oder in einer bestimmten Tiefe bleibt.
Die Wand dieser Säcke enthält unter anderem Resilin, ein sehr elastisches Protein, das oft mit biologischem Gummi verglichen wird. Die Larven verändern lokal den Säuregehalt dieser Wand, also den pH-Wert. Diese Wand dehnt sich aus oder zieht sich zusammen, wodurch das Luftvolumen und der Auftrieb angepasst werden, ohne neues Gas zu erzeugen.
In Versuchen mit einer Druckkammer wurde die tatsächliche Belastbarkeit der Säcke gemessen. Die am weitesten entwickelten Larven hielten einem Druck stand, der einer Tiefe von mehr als 500 Metern entspricht. Sie hatten also einen erheblichen Spielraum gegenüber ihren üblichen Tauchgängen, die in der Regel auf 200 Meter begrenzt sind.
Die Forscher wollen nun verstehen, wie die Wand ihre Belastbarkeit im Verlauf der täglichen Zyklen behält. Resilin ist auch für die Bionik von Interesse, die sich von der Natur inspirieren lässt, um Materialien zu entwickeln. Ein künstliches, pH-empfindliches Bauteil könnte beispielsweise seine Form oder seinen Auftrieb ohne mechanische Vorrichtung verändern.