What Do Insects Do When Nature Calls? | Saad Bhamla | TED

Übersetzung: Helen Harris Lektorat: Sonja Maria Neef

I love bugs.

Ich liebe Käfer.

I think of them as nature’s tiny engineers

Sie sind für mich wie kleine Ingenieure der Natur,

because they come up with the most extraordinary and incredible solutions

denn sie finden die außerordentlichsten und erstaunlichsten Lösungen

to life’s problems.

für die Probleme des Lebens.

And I just love observing them

Und ich liebe es, sie zu beobachten,

because they're so full of surprises and curiosities.

denn sie stecken voller Überraschungen und Kuriositäten.

During my career, I studied spiders that use their webs as a slingshot

Während meiner Karriere habe ich Spinnen studiert, die ihr Netz

to capture prey deep in the Amazon rainforest,

als Spatzenschleuder verwenden um Beute im Amazonas Regenwald zu fangen,

worms that tangle up with each other

Würmer, die sich zusammen verwickeln

and form knots to form these shape-shifting blobs

und Knoten bilden um gestaltwandelnde Kleckse zu formen

um in rauen Umgebungen wie Abwasserkanälen und Höhlen zu überleben,

to survive in harsh environments such as sewers and caves,

and tiny aquatic beetles that bring their own scuba gear when they dive,

und winzige, aquatische Käfer, die ihre eigene Tauchausrüstung

während dem Tauchen auf ihrem Hintern mitbringen.

on their butts.

But today, I'm going to tell you a story

Heute jedoch, werde ich euch eine Geschichte über

about one of nature's most extraordinary engineers

einen der außergewöhnlichsten Ingenieure der Natur erzählen,

that pushes the limits of fluid mechanics and bioengineering

der die Grenzen von Strömungsmechanik und Biotechnik überschreitet

and, arguably, solves their number one problem --

und wohl deren Problem Nummer eins löst --

how insects pee.

wie Insekten pinkeln.

A few years ago, my student, Elio Challita, and I

Mein Schüler, Elio Challita, und ich beobachteten dieses winzige Insekt

observed this tiny insect having a private moment

vor ein paar Jahren während eines privaten Moments

in our own backyards in Atlanta,

in unserem eignen Garten in Atlanta,

and we couldn't believe our eyes.

und wir konnten unseren eigenen Augen nicht trauen.

This insect was peeing for hours,

Dieses Insekt pinkelte stundenlang

and it was so quick we could barely see it.

und es passierte so schnell, dass wir es kaum sehen konnten.

And we were blown away -- we had never seen anything like this.

Und wir waren überwältigt -- wir haben so etwas nie zuvor gesehen.

We had never seen an insect pee.

Wir haben noch nie ein Insekt pinkeln gesehen.

So today, I'm going to tell you how insects pee,

Heute werde ich euch also erklären wie Insekten pinkeln,

why they pee so much and in this way,

warum sie so viel und auf diese Art pinkeln,

and finally, why you should care about insect pee.

und schlussendlich, warum euch Insektenurin interessieren sollte.

(Laughter)

(Gelächter)

So sit back and relax -- you're in for a treat.

Lehnt euch zurück, entspannt euch -- und macht euch auf was gefasst.

(Laughter and applause)

(Gelächter und Applaus)

(Laughs) So one of the first things we had to discuss

(Lacht) Einer der ersten Dinge die wir diskutieren mussten

is "Wait a second -- insects pee?"

ist “Warte kurz -- Insekten pinkeln?”

Und es stellt sich heraus, dass fast alle Insekten

And it turns out that almost all insects pee,

in der ein oder anderen Form pinkeln.

in one form or another.

It's a closed system -- what goes in must come out.

Es ist ein geschlossenes System -- was rein geht muss raus kommen.

But the protagonist of today's story, Homalodisca vitripennis,

Aber der Protagonist dieser Geschichte, Homalodisca vitripennis,

or a glassy-winged sharpshooter --

oder der Glasflügelige Scharfschütze --

isn't it gorgeous?

Ist er nicht wunderschön?

You can see where it gets its name from, it's got these transparent wings.

Man sieht, wo der Name her kommt. Er hat diese transparenten Flügel.

This insect specializes in feeding on xylem fluid from plants.

Dieses Insekt ist auf Ernährung von Xylem Flüssigkeit aus Pflanzen spezialisiert.

It’s a sapsucker.

Es ist ein Saftlecker.

But I think of it as a plant's mosquito.

Aber ich halte es für ein Pflanzen-Mosquito.

And just after a mosquito sucks your blood,

Direkt nachdem ein Mosquito Blut gesaugt hat

it leaves behind a parting gift --

lässt es ein Abschiedsgeschenk zurück --

so do these sharpshooters

Genau wie diese Zikaden,

that spread bacteria into these plants,

die Bakterien in Pflanzen verbreiten

and it causes devastating and deadly diseases in plants,

welche verheerende und tödliche Krankheiten in den Pflanzen auslösen,

killing them.

die sie umbringen.

This is a huge problem in agriculture, including here in California,

Das ist ein riesiges landwirtschaftliches Problem auch hier in Kalifornien,

where it caused millions of dollars in damage to vineyards.

wo es Millionen Dollar Schaden an Weinbergen angerichtet hat.

And you can appreciate what they lack in size,

Und ihr könnt euch denken, dass sie an Zahlen wettmachen

they make up in numbers.

was ihnen an Größe fehlt.

This is what millions of insects feeding and peeing looks like.

So sieht es aus, wenn Millionen von Insekten fressen und pinkeln.

If only this woman knew where that water was coming from.

Wenn diese Frau nur wüsste, wo das Wasser herkommt.

(Laughter)

(Gelächter)

Now, don't worry, this insect's pee is just water.

Nun, keine Sorge, der Urin dieses Insekts ist nur Wasser.

And so for the first time, I'm going to show you this behavior,

Und so werde ich euch zum ersten Mal dieses Verhalten

slowed down with our high-speed cameras,

verlangsamt mit unseren high-speed Kameras zeigen.

and this is what we discovered.

Und hier ist, was wir entdeckt haben.

We realized that this insect forms a droplet of pee,

Wir haben erkannt, dass dieses Insekt kleine Urintropfen bildet

and then it flings them at extreme accelerations,

und sie dann mit extremer Beschleunigung

of 40 g-forces.

von 40 g-Kräften wegschleudert.

That's 40 times faster than the sprint of a cheetah.

Das ist 40-Mal so schnell wie der Sprint eines Gepards.

These insects are really packing a punch from their butts.

Diese Insekten schlagen ganz schön zu mit ihren Hintern.

And we wanted to under-- (Laughs)

Und wir wollten versteh -- (Lacht)

We wanted to take a closer look at this flicker,

Wir wollten diesen Flimmer genauer untersuchen,

so we put this insect and took a look under a microscope at its business end,

also brachten wir das Insekt unter ein Mikroskop und schauten das Hinterteil an,

and this beautiful structure has a scientific name:

und diese schöne Struktur hat einen wissenschaftlichen Namen:

it's called a butt flicker.

Es heißt Hintern-Schleuder.

(Laughter)

(Gelächter)

And this is what we discovered.

Und folgendes haben wir entdeckt.

We realized that this insect had evolved springs and latches,

Wir haben erkannt, dass dieses Insekt Federn und Riegel entwickelt hat,

just like a catapult, so that it could efficiently hurl its droplets of pee,

genau wie ein Katapult, so dass es die Urintropfen effizient schleudern kann,

repeatedly, at these high accelerations.

wiederholt, mit diesen hohen Beschleunigungen.

Now, we wanted to measure the speed at which this flicker was moving,

Jetzt wollten wir die Geschwindigkeit der Schleuderbewegung messen,

and the droplets,

und die der Tropfen,

so we measured the speed of both the droplets and the flicker.

also haben wir die Geschwindigkeit von sowohl den Tropfen

als auch dem Schleudern gemessen.

Und hier haben wir eine rätselhafte Entdeckung gemacht.

And this is where we made a puzzling observation.

The speed of the droplets in the air was faster than the flicker.

Die Geschwindigkeit der Tropfen in der Luft war schneller

als die des Schleuderns.

So if you take a ratio of that, we were expecting it to be 100 percent,

Wenn man also das Verhältnis davon nimmt, haben wir 100% erwartet,

but turns out that the speed of the droplets

aber es stellt sich heraus, dass die Geschwindigkeit der Tropfen

are about 150 to 200 [percent] faster than the flicker itself.

zwischen 150% und 200% schneller ist als das Schleudern selbst.

This is why this is counterintuitive:

Hier ist warum es kontraintuitiv ist:

imagine a Yankees baseball player throwing a ball at 100 miles an hour.

Stell dir einen Yankees Baseballspieler vor, der einen Ball

100 Meilen pro Stunde wirft.

At some point during that throw,

Irgendwann während des Wurfes

their hands and fingers are moving at 100 miles an hour.

bewegen sich seine Finger mit 100 Meilen pro Stunde.

Say an amateur ballplayer throws a ball at 50 miles an hour,

Sagen wir ein amateur Ballspieler wirft den Ball mit 50 Meilen pro Stunde

and if you measure the speed of the ball

und wenn man die Geschwindigkeit des Balls dann berechnet

and it's 100 miles an hour in midair,

und sie 100 Meilen pro Stunde in der Luft beträgt,

we’d be surprised -- where would that extra speed come from, right?

dann wären wir überrascht -- wo kommt die extra Geschwindigkeit her, oder?

This is exactly what these insects are doing.

So to solve this puzzle, we went back and looked at our videos.

Das ist genau das, was die Insekten machen.

Um dieses Problem zu lösen schauten wir uns die Videos erneut an.

And we’ll play this a couple of times --

see if you can figure this out.

Und wir spielen es jetzt ein paar Mal ab -

schaue, ob du es rausbekommst.

Did you catch it?

Hast du es gesehen?

Let me grab a frame.

Lass mich ein Bild aufrufen.

We realized that unlike a baseball that’s rigid ...

Wir erkennen, dass anders als der Ball, der fest ist ...

due to surface tension, these tiny droplets are squishy,

die Tropfen wegen Oberflächenspannung nachgiebig sind.

and we had an “aha” moment.

Und wir hatten einen “Aha”-Moment.

We were wondering if this insect is storing energy

Wir haben uns gefragt, ob das Insekt wegen der Oberflächenspannung

due to the surface tension just before launch.

vor dem Abwurf Energie speichert.

And to test this, we did, naturally, what any of us would do --

Und um das zu testen, taten wir was natürlich jeder von uns tun würde --

we converted our kitchen tables into a lab to test this.

wir machten unsere Küchentische zum Labor um es zu testen.

So now, we're going to place droplets on a speaker,

Jetzt platzieren wir Tropfen auf einen Lautsprecher

to squish them at high speeds,

um sie mit hohen Geschwindigkeiten zu zermatschen,

and this is what we discovered.

und wir haben Folgendes herausgefunden:

We realized that water that flows in our faucets like a liquid,

Wir erkannten, dass Wasser das aus dem Wasserhahn, also Flüssigkeit,

at these tiny scales, due to surface tension,

bei so kleinen Maßstäben, wegen der Oberflächenspannung,

with the right timing, can get a kick, store energy,

mit dem richtigen Timing einen Kick bekommen kann, Energie speichert

and if you time it just right,

und wenn man es genau richtig timed,

you can launch these off at extremely high speeds,

kann man diese mit extrem hohen Geschwindigkeiten wegschleudern,

just like a child on a trampoline.

genau wie ein Kind auf einem Trampolin.

And to test this idea of timing, we even built a catapult.

Um diese Timing-Idee zu testen haben wir sogar ein Katapult gebaut.

Our should I say a "cata-pee"?

Oder sollte ich sagen ein “Cata-pipi”?

(Laughter)

(Gelächter)

Und es hat diese Idee gestärkt: wenn zu langsam,

And it reinforced this idea: too slow, the droplets don’t go off,

entfernen sich die Tropfen nicht

and then if you move at the right speed, you've flung this.

und wenn man sich dann mit der richtigen Geschwindigkeit bewegt,

würde man es wegschleudern.

So I've told you today

Ich habe euch heute gesagt

how these insects use this catapulting structure

wie diese Insekten die Katapultstruktur verwenden

to store energy and surface tension

um Energie und Oberflächenspannung zu speichern

and throw these droplets at record-breaking speeds

und die Tropfen mit Rekordgeschwindigkeit werfen

to be, really, number one ...

um wirklich die Nummer eins

at number one.

der Nummer eins zu sein.

(Laughs) But why have these insects evolved this remarkable ability?

(Lacht) Aber warum haben sich die Insekten auf diese Weise entwickelt?

And there are two reasons for this.

Und es gibt zwei Gründe dafür.

Number one is they are on a zero-calorie diet.

Nummer eins, sie sind auf einer Null-Kalorien Diät.

These tiny bugs are feeding from the xylem fluid

Diese kleinen Käfer fressen Xylem Flüssigkeit

die vom Boden durch die Wurzeln hoch

that comes up through the roots, through the soil,

zum Rest der Pflanze kommt.

and goes to the rest of the plant.

Sie ist sehr sehr arm an Nährstoffen --

It's very, very poor in nutrients --

sie besteht nur aus Wasser und ein Paar Mineralien.

it's just water and some minerals.

This is unlike the phloem fluid, which is rich in sugar,

Anders als die Phloem Flüssigkeit, die reich an Zucker ist und

coming through photosynthesis at the leaves

durch Fotosynthese von den Blättern kommend

and going through the rest of the plant.

durch den Rest der Pflanze fließt.

This is akin to a human

Das ist ähnlich wie ein Mensch

purely sustaining themselves on a diet of diet lemonade.

der sich nur von Diät-Limonade ernährt.

Very low energy source --

Eine sehr schlechte Energiequelle --

you'd have to constantly drink, but you'd have to constantly pee as well.

man müsste ständig trinken, aber man müsste auch ständig pinkeln.

This still doesn't explain why these insects pee in droplets,

Das erklärt immer noch nicht, warum diese Insekten Tropfen pinkeln.

and not in jets, like you and I would,

und nicht in Strahlen, wie du und ich,

if you were to take a bio break.

wenn wir eine Bio Pause machen würden.

Let's take a look at cicadas.

Lass uns die Zirkaden betrachten.

These are the cousins of these sharpshooters.

Sie sind die Cousins des Sharpshooters.

They're also xylem fluid feeders ...

Sie sind auch Xylem Flüssigkeit Fresser...

and they pee in jets.

und sie pinkeln in Strahlen.

(Laughter)

(Gelächter)

I love this video.

Ich liebe dieses Video.

This shows cicadas doing two of their favorite things

Es zeigt Zirkaden bei ihren zwei Lieblingsbeschäftigungen

when they come out of hibernation --

wenn sie aus dem Winterschlaf erwachen.

singing at the top of their lungs and peeing in the wind.

Aus vollem Halse singen und im Wind pinkeln.

(Laughter)

(Gelächter)

And the second reason why these insects pee in droplets is size --

Und der zweite Grund warum diese Insekten in Tropfen pinkeln ist Größe --

these things are tiny, they're smaller than my pinky.

diese Dinger sind winzig, sie sind kleiner als mein kleiner Finger.

In fact, the surface tension that enables them to store energy

Tatsächlich, die Oberflächenspannung die es ihnen ermöglicht, in diesen Tropfen

in these droplets to launch

Energie zu speichern um loszuschleuden

is actually an impediment,

ist eigentlich hinderlich,

because gravity doesn't matter,

weil Schwerkraft keine Rolle spielt,

and surface tension sticks these droplets to their bodies.

und Oberflächenspannung hält die Tropfen an ihrem Körper,

So they actually have to flick these droplets away --

deshalb sind sie gezwungen, die Tropfen wegzuschleudern --

it's actually very difficult for these tiny bugs to pee.

es ist eigentlich sehr schwierig für diese kleinen Käfer zu pinkeln.

And that's why I just love studying bugs.

Und deshalb liebe ich es einfach, Käfer zu studieren

This tiny engineer has figured out how to survive on barely just water

Dieser kleine Ingenieur hat herausgefunden wie man durch Xzlem Flüssigkeit

mit fast nur Wasser überlebt.

through the xylem fluid.

Und es hat herausgefunden, um dies zu tun, muss es viel trinken

And it’s figured out to do so, it has to drink a lot,

and pee a lot.

und viel pinkeln.

Es ist in dem Sinne nicht viel anders als andere Ingenieure, die ich kenne

In that sense, it's not so different from other engineers I know

on a Friday night at a bar.

an einem Freitag Abend an der Bar.

(Laughter)

(Gelächter)

But to do so,

Aber dafür

it’s figured out it had to evolve this catapulting structure

fand es heraus dass es eine Katapult Struktur entwickeln

und diese Tropfen mit hohen Geschwindigkeiten schleudern muss.

and fling these droplets at high speeds.

Deshalb erzähle ich meinen Schülern immer wenn wir neue Käfer entdecken

And that’s why I always tell my students when we explore new bugs,

"It's not a bug, it's a feature."

“Es ist kein Fehler, es ist ein Feature.”

(Laughter)

(Gelächter)

(Applause)

(Applaus)

Okay, also warum sollte man sich mit Insektenurin beschäftigen,

OK, so why should you care about insect pee,

and what’s the practical application of this work?

und was ist die praktische Anwendung dieser Arbeit?

Maybe, maybe one day,

Eines Tages könnten diese Ideen

these ideas, these principles could help us design

und Prinzipien uns vielleicht helfen,

more efficient water-ejector systems

effizientere Wasserstrahlsysteme

for our smartphones, our watches and hearing aids.

für unsere Handys, Uhren und Hörgeräte zu designen.

But I have to be honest,

Aber ich muss ehrlich sein,

that's not really why I've obsessed over insect pee

das ist nicht wirklich der Grund warum ich die letzten vier Jahre

for the last four years.

so von Insektenurin bessessen war.

I do this because when I share my work with kids,

Ich mache es weil es Kuriosität in den Kindern erweckt,

it ignites their curiosity.

denen ich meine Arbeit zeige.

When I talk about insect pee, it makes their eyes light up.

Wenn ich über Insektenurin spreche, bringt das ihre Augen zum leuchten.

They laugh, they run around in their backyards,

Sie lachen, sie laufen im Garten herum,

looking at bugs and asking questions.

schauen sich Käfer an und stellen Fragen.

It reminds them and us that we can discover marvelous in the mundane,

Es erinnert sie und uns daran, dass wir Wunderbares im Alltäglichen finden können

even in our own backyards.

sogar in unserem eigenen Garten.

We just have to look closely.

Wir müssen nur genau hinschauen.

Thank you so much.

Vielen vielen Dank.

(Cheers and applause)

(Jubel und Applaus)

I've got to go pee.

Ich muss pinkeln.