Insect katapulteert plasdruppels met superpropulsie

Biologie Dwergcicaden drinken heel veel en moeten dus ook veel plassen. Ze schieten hun urine weg vanaf een flexibel uitsteeksel.

Een druppel urine verlaat het lijf van een dwergcicade.
Een druppel urine verlaat het lijf van een dwergcicade.

Ze drinken tot driehonderd keer per dag hun eigen lichaamsgewicht aan water, en dus plassen dwergcicaden ook bovengemiddeld veel. Om van hun urine-overschot af te komen, hebben de millimetergrote insecten een energiezuinige oplossing, schrijven Amerikaanse biologen in Nature Communications. De dwergcicaden katapulteren hun eigen plasdruppels met een verbazingwekkend hoge snelheid, dankzij een fenomeen dat superpropulsie heet.

Dwergcicaden of bladspringers vormen een omvangrijke insectenfamilie van ruim 20.000 soorten. Ze leven op een sober dieet van plantensap. Zulke sapstromen zijn extreem voedselarm en bestaan voor wel 95 procent uit water. Met een speciaal filtersysteem worden de voedingsstoffen eruit gehaald, terwijl de overtollige vloeistof continu wordt afgevoerd in de vorm van kleine druppeltjes.

Om die zogeheten ‘bladspringerregen’ beter te begrijpen, filmden de biologen met hogesnelheidscamera’s 22 urineersessies van vijf dwergcicaden van de soort Homalodisca vitripennis, ook wel bekend als de glasvleugelige scherpschutter. Zo konden ze drie fasen onderscheiden: de druppelvorming, het ‘laden’ van de katapult en het uitwerpen van de druppel. Dat lanceren gebeurt vanaf een flexibel uitsteeksel dat de anal stylus wordt genoemd, die daarbij ook roteert.

Vibreren

Ogenschijnlijk lijkt het efficiënter om zo’n grote hoeveelheid urine af te voeren in de vorm van een continue straal, maar de auteurs berekenden dat de glasvleugelige scherpschutter met de katapulteermethode vier tot acht keer minder energie kwijt is dan met een plasstraal.

Eenmaal gelanceerd vliegen de druppels met een snelheid van zo’n 0,32 meter per seconde door de lucht. En dat is opvallend, omdat ze daarmee zo’n 40 procent sneller bewegen dan de roterende stylus. Zo’n principe, waarbij de gelanceerde druppel sneller vliegt dan het lanceerplatform, wordt superpropulsie genoemd.

Het fenomeen was al wel bekend van waterdruppels die vanaf waterafstotende oppervlakten worden weggeschoten en is alleen mogelijk bij elastische projectielen (zoals druppels en tennisballen). De projectielen vibreren met een bepaalde frequentie en als die op de juiste manier is afgestemd op de vibratiefrequentie van het lanceerplatform, dan ontstaat er een versnelling.

Geursporen

Door de hogere snelheid van de druppels landen ze verder weg van de dwergcicaden, en dat kan een voordeel zijn, schrijven de auteurs in hun artikel. De insecten lopen zo minder kans om te worden opgespoord door bijvoorbeeld parasitaire wespen die op de geursporen uit de urine afkomen.

Ook van andere insecten is bekend dat ze hun uitwerpselen lanceren, zowel in vaste als in vloeibare toestand. De larven van dikkopjes, een vlinderfamilie, katapulteren hun poepjes bijvoorbeeld over afstanden van ruim 38 keer hun eigen lichaamslengte. Maar superpropulsie was tot nu toe nooit waargenomen bij een levend organisme.