Wiskundigen laten zien hoe insecten uit het water kruipen

Voor op het water levende insecten bestaat er een grote barrière om van het wateroppervlak op de kant klimmen. Door de adhesie van het water aan de kant loopt het wateroppervlak langs de rand steil omhoog. Amerikaanse wiskundigen ontdekten dat insecten deze gladde helling weten te slechten zonder hun ledematen te bewegen. Oppervlaktewantsen en larven van de waterleliebladkever hebben daarvoor ieder hun eigen methode (Nature, 29 september).

Vier jaar lang bekeken promovendus David Hu en zijn begeleider John Bush van het Massachusetts Intstitute of Technology hogesnelheids filmbeelden van op het water levende insecten. In 2003 leidde dat al tot een Nature-publicatie over de voortbeweging van deze dieren. Nu is bestudeerd hoe de beestjes het land op klimmen. Ze blijken handig gebruik te maken van de adhesiekrachten rond hun poten of hun lichaam om van het water af te komen.

Rond objecten die boven het wateroppervlak uitsteken, zoals waterplanten of de oever, kruipt het water een beetje omhoog en vormt daar de zogeheten meniscus. De opstaande rand van het water is slechts enkele millimeters hoog, maar op de schaal van insecten vormt dat een significante hindernis, temeer omdat hij vrijwel wrijvingloos is en geen `grip' verleent.

Oppervlaktewantsen (Microvelia en Macrovelia) staan net als schrijvertjes met zes poten op het wateroppervlak. Om de kant op te komen gebruiken ze het voorste en het achterste paar poten om aan het water te trekken. De uiteinden van de poten hebben daartoe speciale hydrofiele `hoefjes'. Door de adhesiekrachten trekken de pootjes minuscule bultjes in het wateroppervlak. Tegelijkertijd drukken de insecten hun middelste potenpaar in het wateroppervlak zodat daar kuiltjes ontstaan. In die houding en gegeven het zeer geringe gewicht van de insecten worden ze als het ware de kant op gezogen, dankzij de adhesiekrachten. Het is de kleine meniscus die het insect vormt die versmelt met de grote meniscus van het water aan de randen.

Larven van de waterleliebladkever (Pyrrhalta) hebben een andere strategie om aan land te geraken. Op hun buik drijvend, maken zij een holle rug, waardoor ook zij voor en achter een meniscusje vormen in het wateroppervlak. Zo schieten ook zij probleemloos aan wal.

In hun artikel merken Hu en Bush op dat andere geleedpotige diertjes die op het wateroppervlak leven, zoals schrijvertjes en bepaalde spinnetjes, de waterrandbarrière eenvoudig slechten door over de menicusrand heen te springen.