IMPLODERENDE BELLEN VAN DE PISTOOLGARNAAL KNALLEN ÈN GEVEN LICHT

De pistoolgarnaal (Alpheus heterochaelis) heeft opnieuw voor een wetenschappelijke verrassing gezorgd. De luchtbellen die de razendsnel dichtklappende schaar van het bruingroene beestje produceert maken bij het imploderen niet alleen een knal, ze geven ook kortstondig licht. Het is voor het eerst dat deze manier van lichtproductie in het dierenrijk is waargenomen (Nature, 4 okt.).

Pistoolgarnalen bezitten een schaar van 3 centimeter lengte die oogt als een bokshandschoen en die door toedoen van een zich samentrekkende spier met grote vaart dichtklapt. Het tandvormige uitsteeksel van de beweegbare helft slaat daarbij in de tegenoverliggende holte van de andere helft. Het geluid dat bij deze actie ontstaat komt niet door mechanisch contact, maar door imploderende luchtbellen. Tijdens het tegen elkaar aanslaan van beide schaarhelften spuit uit de holte het water met zo'n 100 km/uur weg. Deze hoge snelheid leidt tot onderdruk (het Bernoulli-effect) met als gevolg dat de in het water aanwezige luchtbelletjes beginnen te zwellen tot afmetingen van enkele millimeters. Waarna door het afremmen van het water de onderdruk wegvalt en de bellen aan hun einde komen met een implosie.

Dat gaat gepaard met een knal, maar naar nu blijkt ook met een lichtflits. De Twentse fysici Detlef Lohse en Michel Versluis en de biologe Babara Schmitz uit München, het drietal dat vorig jaar al het implosie-effect aanwees als bron van het lawaai van de pistoolgarnaal, hebben met een zeer gevoelige lichtdetector deze flitsjes weten aan te tonen. In het laboratorium werd in een aquarium met zeewater in het stikkedonker de schaar van de pistoolgarnaal met een penseeltje beroerd, waarna deze dichtklapte. Een onderwatermicrofoon mat van dichtbij het geluidsspectrum op, terwijl het licht werd geregistreerd door een fotodetector.

De metingen wezen uit dat op het moment van de knal ook een lichtpuls te zien was. Die ontstaat omdat tijdens de implosie van de luchtbel de temperatuur kan oplopen tot ten minste 5000 graden Celsius. De flitsen duurden extreem kort: minder dan 10 nanoseconden (een nanoseconde is een miljardste seconde). Naast een hoofdflits komen ook flitsjes van lagere intensiteit voor. Omdat de luchtbel niet perfect rond is, ontstaan tijdens het inklappen `restbellen' die ook imploderen en zo tot nevenflitsen leiden. In de Twentse verzameling van 36 waarnemingen, uitgevoerd met twee pistoolgarnalen, was van een verband tussen licht- en geluidsintensiteiten geen sprake.

Hoofdflits en nevenflitsen zijn bij elkaar goed voor zo'n 50.000 lichtdeeltjes (fotonen). Dat is te weinig om het effect met het blote oog waar te nemen. De lichtflitsen van de pistoolgarnaal hebben dus waarschijnlijk geen biologische functie. Dit in tegenstelling tot de knallen, die onder andere bedoeld zijn om prooivisjes te verdoven.