Sheila Patek: Measuring the fastest animal on earth

Sheila Patek bestimmt die schnellsten Tiere

Übersetzung: Michael Plevan Lektorat: Alex Boos

If you'd like to learn how to play the lobster, we have some here.

Wenn Sie lernen möchten wie sie mit einem Hummer spielen können, wir haben welche hier.

And that's not a joke, we really do.

Das ist kein Spaß, wir haben tatsächlich welche hier.

So come up afterwards and I'll show you how to play a lobster.

Also kommen Sie anschließend herauf und ich werde Ihnen zeigen, wie Sie mit einem Hummer spielen können.

So, actually, I started working on what's called the mantis shrimp

Nun, eigentlich fing ich vor einigen Jahren an, etwas namens Fangschreckenkrebs

a few years ago because they make sound.

zu studieren, denn sie produzieren Klang.

This is a recording I made of a mantis shrimp

Dies ist eine Tonbandaufnahme die ich von einem Fangschreckenkrebs machte,

that's found off the coast of California.

der vor der Küste Kaliforniens vorkommt.

And while that's an absolutely fascinating sound,

Und während das ein absolut faszinierender Klang ist,

it actually turns out to be a very difficult project.

entpuppt sich das als ein sehr schwieriges Unterfangen.

And while I was struggling to figure out how and why mantis shrimp,

Während ich damit kämpfte herauszufinden wie und warum Fangschreckenkrebse,

or stomatopods, make sound, I started to think about their appendages.

oder Stomatopoden Geräusche machen, begann ich über ihre Gliedmaßen nachzudenken.

And mantis shrimp are called "mantis shrimp" after the praying mantises,

Fangschreckenkrebse werden (im englischen) nach der Gottesanbeterin (engl.: Mantis) "Mantis Shrimp" benannt,

which also have a fast feeding appendage. And I started to think,

die ebenfalls schnelle Gliedmaßen zur Nahrungsaufnahme besitzt. So begann ich zu überlegen,

well, maybe it will be interesting, while listening to their sounds,

na ja, vielleicht wird es interessant sein, während ich ihren Geräuschen zuhöre,

to figure out how these animals generate very fast feeding strikes.

herauszufinden, wie diese Tiere jene sehr schnelle Schläge zur Nahrungsaufnahme erzeugen.

And so today I'll talk about the extreme stomatopod strike,

Daher werde ich heute über den extremen Schlagvorgang bei Stomatopoden sprechen,

work that I've done in collaboration with Wyatt Korff and Roy Caldwell.

eine Arbeit die ich zusammen mit Wyatt Korff und Roy Caldwell erstellte.

So, mantis shrimp come in two varieties:

Nun, Fangschreckenkrebse kommen in zwei Varianten vor:

there are spearers and smashers.

es gibt Speerer und Schmetterer.

And this is a spearing mantis shrimp, or stomatopod.

Das hier ist ein Speerer-Fangschreckenkrebs, oder Stomatopod.

And he lives in the sand, and he catches things that go by overhead.

Er lebt im Sand und fängt Dinge, die über seinem Kopf vorbeiwandern.

So, a quick strike like that. And if we slow it down a bit,

Ein schneller Schlag wie dieser hier. Wenn wir das etwas verlangsamen,

this is the mantis shrimp -- the same species --

das ist der Fangschreckenkrebs - die gleiche Spezies -

recorded at 1,000 frames a second,

aufgenommen bei 1000 Einzelbildern pro Sekunde,

played back at 15 frames per second.

abgespielt bei 15 Einzelbildern pro Sekunde.

And you can see it's just a really spectacular extension of the limbs,

Und wie Sie sehen können ist das einfach eine wirklich spektakuäre Streckung der Gliledmaßen,

exploding upward to actually just catch

nach oben explodierend, eigentlich nur um

a dead piece of shrimp that I had offered it.

ein totes Stückchen Garnele zu fangen, das ich ihm anbot.

Now, the other type of mantis shrimp is the smasher stomatopod,

Nun, die andere Art des Fangschreckenkrebses ist der Schmetterer-Stomatopod,

and these guys open up snails for a living.

und diese Jungs öffnen Schnecken hauptberuflich.

And so this guy gets the snail all set up and gives it a good whack.

Und so legt sich dieser Kerl die Schnecke zurecht und versetzt ihr einen ordentlichen Schlag.

(Laughter)

(Gelächter)

So, I'll play it one more time.

Ich werde Ihnen das noch einmal vorspielen.

He wiggles it in place, tugs it with his nose, and smash.

Er schubst sie in die richtige Position, stupst sie mit seiner Nase an und schlägt zu.

And a few smashes later, the snail is broken open, and he's got a good dinner.

Ein paar Schläge später ist die Schnecke aufgebrochen und er hat ein leckeres Abendessen.

So, the smasher raptorial appendage can stab with a point at the end,

Nun, die Fangarme des Schmetterers können mit einem Punkt am Ende zustechen,

or it can smash with the heel.

oder sie können mit der Ferse zuschlagen.

And today I'll talk about the smashing type of strike.

Und heute werde ich über den zuschlagenden Typ des Stoßes sprechen.

And so the first question that came to mind was,

Nun war die erste Frage die mir in den Sinn kam,

well, how fast does this limb move?

na ja, wie schnell bewegt sich sein Schenkel?

Because it's moving pretty darn fast on that video.

Denn in dem Film bewegt er sich ziemlich verflixt schnell.

And I immediately came upon a problem.

Und ich stieß sofort auf ein Problem.

Every single high-speed video system in the biology department

Keine Hochgeschwindigkeitskamera des Fachbereichs Biologie

at Berkeley wasn't fast enough to catch this movement.

in Berkley war schnell genug, diese Bewegung einzufangen.

We simply couldn't capture it on video.

Wir konnten es schlicht nicht auf Film festhalten.

And so this had me stymied for quite a long period of time.

Deswegen hat mich das recht lang aufgehalten.

And then a BBC crew came cruising through the biology department,

Nun, eines Tages kam eine BBC Reportergruppe durch die Biologische Fakultät spaziert

looking for a story to do about new technologies in biology.

und schaute sich nach einer Geschichte über neue Technologien in der Biologie um.

And so we struck up a deal.

Also haben wir eine Vereinbarung getroffen.

I said, "Well, if you guys rent the high-speed video system

Ich sagte: "Nun, wenn ihr mir eine Hochgeschwindigkeitskamera leiht,

that could capture these movements,

die diese Bewegungen erfassen kann,

you guys can film us collecting the data."

dann dürft ihr uns beim Datensammeln filmen."

And believe it or not, they went for it. (Laughter)

Und ob Sie es glauben oder nicht, sie ließen sich darauf ein.

So we got this incredible video system. It's very new technology --

So erhielten wir jene sagenhafte Hochgeschwindighkeitskamera. Dies ist eine sehr neue Technologie -

it just came out about a year ago --

sie ist erst seit etwa einem Jahr auf dem Markt erhältlich -

that allows you to film at extremely high speeds in low light.

und erlaubt es, extrem hohe Geschwindigkeiten bei geringer Helligkeit zu filmen.

And low light is a critical issue with filming animals,

Geringe Helligkeit ist ein kritisches Thema bei Dreharbeiten mit Tieren,

because if it's too high, you fry them. (Laughter)

denn falls das Licht zu stark ist, brät man sie.

So this is a mantis shrimp. There are the eyes up here,

Dies ist ein Fangschreckenkrebs. Hier oben sind die Augen,

and there's that raptorial appendage, and there's the heel.

und hier ist der Fangarm, und hier ist die Ferse.

And that thing's going to swing around and smash the snail.

Und dieses Ding wird herumschwingen und die Schnecke zerschlagen.

And the snail's wired to a stick,

Die Schnecke ist an einen Stock gebunden,

so he's a little bit easier to set up the shot. And -- yeah.

damit es etwas einfacher ist, den Schlagvorgang einzurichten. Und -- ja.

(Laughter)

(Gelächter)

I hope there aren't any snail rights activists around here.

Ich hoffe, es sind keine Schneckenaktivisten anwesend.

(Laughter)

(Gelächter)

So this was filmed at 5,000 frames per second,

Dies wurde mit 5.000 Bildern pro Sekunde gefilmt,

and I'm playing it back at 15. And so this is slowed down 333 times.

und ich spiele es gerade bei 15 ab. Es ist also 333 fach verlangsamt.

And as you'll notice, it's still pretty gosh darn fast

Und wie Sie sehen werden, dass es ist immer noch ziemlich verflixt schnell ist.

slowed down 333 times. It's an incredibly powerful movement.

333 fach verlangsamt. Es ist ein unglaublich kraftvoller Bewegungsablauf.

The whole limb extends out. The body flexes backwards --

Die gesamte Extremität kommt nach vorn, der Körper beugt sich nach hinten -

just a spectacular movement.

einfach eine spektakuläre Bewegung.

And so what we did is, we took a look at these videos,

Also, wir schauten uns diese Filme an

and we measured how fast the limb was moving

und ermittelten wie schnell sich das Bein bewegte,

to get back to that original question.

um zur ursprünglichen Fragestellung zurückzukehren.

And we were in for our first surprise.

Wir erfuhren die erste Überraschung.

So what we calculated was that the limbs were moving

Was wir also errechneten war, dass die Glieder sich

at the peak speed ranging from 10 meters per second

mit einer Spitzengeschwindigkeit zwischen 10 Meter pro Sekunde

all the way up to 23 meters per second.

bis hin zu 23 Meter pro Sekunde bewegen.

And for those of you who prefer miles per hour,

Für diejenigen unter euch, die Meilen pro Stunde bevorzugen,

that's over 45 miles per hour in water. And this is really darn fast.

das sind über 45 Meilen pro Stunde in Wasser. Und das ist wirklich verflixt schnell.

In fact, it's so fast we were able to add a new point

Und zwar ist es derat schnell, dass wir einen neuen Eintrag

on the extreme animal movement spectrum.

auf der Skala der extremen Bewegungen des Tierreichs hinzufügen konnten.

And mantis shrimp are officially the fastest measured feeding strike

Nun haben Fangschreckenkrebse offiziell die schnellste gemessene Schlaggeschwindigkeit zur Nahrungsaufnahme

of any animal system. So our first surprise.

aller tierischen Systeme. Soviel zur ersten Überraschung.

(Applause)

(Applaus)

So that was really cool and very unexpected.

Also das war ziemlich cool und sehr unerwartet.

So, you might be wondering, well, how do they do it?

Also, Sie fragen sich vielleicht, na ja, wie machen die das?

And actually, this work was done in the 1960s

Und tatsächlich zeigt diese Arbeit aus den 1960ern,

by a famous biologist named Malcolm Burrows.

von einem berühmten Biologen namens Malcolm Burrows,

And what he showed in mantis shrimp is that they use

dass die Fangschreckenkrebse etwas verwenden,

what's called a "catch mechanism," or "click mechanism."

was man einen Schnappmechanismus, oder Klickmechanismus nennt.

And what this basically consists of is a large muscle

Und dieser besteht im Wesentlichen aus einem großen Muskel,

that takes a good long time to contract,

der einge recht lange Zeit benötigt um zu kontrahieren

and a latch that prevents anything from moving.

und einer Verriegelung, die alles vom Bewegen hindert.

So the muscle contracts, and nothing happens.

Der Muskel kontrahiert also und nichts passiert.

And once the muscle's contracted completely, everything's stored up --

Und sobald der Muskel vollständig kontrahiert ist, alles in sich speichernd --

the latch flies upward, and you've got the movement.

fliegt die Verriegelung nach oben und die Bewegung ist da.

And that's basically what's called a "power amplification system."

Das ist im Grunde was man ein leistungsverstärkendes System nennt.

It takes a long time for the muscle to contract,

Der Muskel braucht eine lange Zeit für die Kontraktion

and a very short time for the limb to fly out.

und das Glied eine sehr kurze Zeit herauszufliegen.

And so I thought that this was sort of the end of the story.

Nun dachte ich, dass dies schon das Ende der Geschichte war.

This was how mantis shrimps make these very fast strikes.

Dies ist wie Fangschreckenkrebse jene sehr schnellen Schläge ausführen.

But then I took a trip to the National Museum of Natural History.

Aber dann unternahm ich einen Ausflug in das National Museum of Natural History.

And if any of you ever have a chance,

Und falls einer von Ihnen jemals die Gelegenheit hat,

backstage of the National Museum of Natural History

hinter den Kulissen des National Museum of Natural History,

is one of the world's best collections of preserved mantis shrimp. And what --

ist eine der weltbesten Sammlungen von konservierten Fangschreckenkrebsen. Und was --

(Laughter)

(Gelächter)

this is serious business for me.

das ist eine ernste Angelegenheit für mich.

(Laughter)

(Gelächter)

So, this -- what I saw, on every single mantis shrimp limb,

Nun, das -- was ich auf jedem einezelnen Schenkel eines Fangschreckenkrebses fand,

whether it's a spearer or a smasher,

egal ob "Schmetterer" und "Speerer",

is a beautiful saddle-shaped structure

war eine schöne sattelförmige Struktur

right on the top surface of the limb. And you can see it right here.

genau auf der oberen Fläche des Schenkels. Und das können Sie hier sehen.

It just looks like a saddle you'd put on a horse.

Es sieht aus wie ein Sattel, den man einem Pferd aufzäumt.

It's a very beautiful structure.

Es ist eine sehr schöne Struktur.

And it's surrounded by membranous areas. And those membranous areas

Sie ist umgeben von membranartigen Gebieten. Diese membranartigen Gebiete

suggested to me that maybe this is some kind of dynamically flexible structure.

erschienen mir wie als wären sie möglicherweise eine Art dynamisch flexible Struktur.

And this really sort of had me scratching my head for a while.

Das hat mich für eine Weile wirklich irgendwie ratlos gemacht.

And then we did a series of calculations, and what we were able to show

Und dann machten wir eine Reihe von Berechnungen und was wir zeigen konnten

is that these mantis shrimp have to have a spring.

war, dass diese Fangschreckenkrebse eine Feder besitzen müssen.

There needs to be some kind of spring-loaded mechanism

Es musste irgend eine Art Sprungfedermechanismus geben,

in order to generate the amount of force that we observe,

um die beobachtete Menge an Kraft zu erzeugen

and the speed that we observe, and the output of the system.

und die Geschwindigkeit, die wir beobachten und die Ausgangsgrößen des Systems.

So we thought, OK, this must be a spring --

Wir dachten nun, OK, das muss eine Sprungfeder sein -

the saddle could very well be a spring.

Der Sattel könnte gut als Sprungfeder dienen.

And we went back to those high-speed videos again,

Nun schauten wir uns wieder diese Hochgeschindigkeitsfilme an,

and we could actually visualize the saddle compressing and extending.

und konnten tatsächlich eine Komprimierung und Expansion des Sattels visualisieren.

And I'll just do that one more time.

Und ich werde das gerade noch einmal machen.

And then if you take a look at the video --

Wenn Sie sich den Film anschauen --

it's a little bit hard to see -- it's outlined in yellow.

es ist etwas schwer zu erkennen -- es ist in Gelb dargestellt.

The saddle is outlined in yellow. You can actually see it

Der Sattel ist in Gelb dargestellt. Sie können es tatsächlich sehen.

extending over the course of the strike, and actually hyperextending.

er expandiert während des Stoßes und überexpandiert sogar.

So, we've had very solid evidence showing

Nun hatten wir sehr greifbare Beweise die zeigten,

that that saddle-shaped structure actually compresses and extends,

dass diese sattelförmige Struktur tatsächlich komprimiert und expandiert

and does, in fact, function as a spring.

und in der Tat als Sprungfeder agiert.

The saddle-shaped structure is also known as a "hyperbolic paraboloid surface,"

Die sattelförmige Struktur ist auch bekannt als ein hyperbolisches Paraboloid,

or an "anticlastic surface."

oder als antiklastische Oberfläche.

And this is very well known to engineers and architects,

Und diese ist Ingenieuren und Architekten sehr gut bekannt,

because it's a very strong surface in compression.

da diese Form sehr widerstandsfähig gegenüber Kompression ist.

It has curves in two directions,

Sie ist in zwei Richtungen gekrümmt,

one curve upward and opposite transverse curve down the other,

eine aufsteigende Kurve und querverlaufend gegenüber zu ihr eine abfallende,

so any kind of perturbation spreads the forces

so dass jeglicher Störeinfluss die Kräfte

over the surface of this type of shape.

über Oberflächen dieser Form verteilt.

So it's very well known to engineers, not as well known to biologists.

Sehr bekannt bei Ingenieuren also, nicht ganz so bekannt bei Biologen.

It's also known to quite a few people who make jewelry,

Dies ist auch einigen Leuten bekannt, die Schmuck herstellen,

because it requires very little material

weil es sehr wenig Materialaufwand erfordert,

to build this type of surface, and it's very strong.

diese Art von Oberfläche zu bauen und sie ist zudem sehr fest.

So if you're going to build a thin gold structure,

Wenn Sie also eine dünne Goldstruktur bauen möchten,

it's very nice to have it in a shape that's strong.

dann ist es sehr nett, diese in einer widerstandsfähigen Form zu haben.

Now, it's also known to architects. One of the most famous architects

Nun, auch Architekten ist dies bekannt. Einer der berühmtesten Architekten

is Eduardo Catalano, who popularized this structure.

ist Eduardo Catalano, der diese Struktur populär machte.

And what's shown here is a saddle-shaped roof that he built

Was hier gezeigt wird ist ein sattelförmiges Dach, das er gebaut hat.

that's 87 and a half feet spanwise.

das sind 87½ Fuß Spannweite.

It's two and a half inches thick, and supported at two points.

Es ist 2½ Inch dick und an zwei Punkten gestützt.

And one of the reasons why he designed roofs this way is because it's --

Und einer der Gründe warum er Dächer dieser Art entworfen hat ist, weil es --

he found it fascinating that you could build such a strong structure

er fand es faszinnierend, dass man eine derart feste Struktur bauen kann,

that's made of so few materials and can be supported by so few points.

aus so wenig Material und mit so wenigen Stützpunkten.

And all of these are the same principles that apply

Und all das sind die gleichen Prinzipien, die für

to the saddle-shaped spring in stomatopods.

die sattelförmige Feder bei Stomatopoden gelten.

In biological systems it's important not to have a whole lot

Bei biologischen Systemen ist es wichtig, nicht zu allzu viel

of extra material requirements for building it.

überflüssiges Material zu verbauen.

So, very interesting parallels between the biological

Sehr interessante Parallelen also zwischen der biologischen

and the engineering worlds. And interestingly, this turns out --

und der ingenieurtechnischen Welt.

the stomatopod saddle turns out to be the first

Der stomatopod'sche Sattel erweist sich als die erste

described biological hyperbolic paraboloid spring.

beschriebene biologische hyperbolische Parabolidfeder.

That's a bit long, but it is sort of interesting.

Das ist ein bisschen lang, aber es ist irgendwie interessant.

So the next and final question was, well, how much force

Die nächste und letzte Frage war also, na ja, wie viel Kraft

does a mantis shrimp produce if they're able to break open snails?

erzeugt ein Fanschreckenkrebs, wenn er in der Lage ist Schnecken aufzubrechen?

And so I wired up what's called a load cell.

Also verkabelte ich etwas, dass sich Wägezelle nennt.

A load cell measures forces, and this is actually

Eine Wägezelle misst Kräfte und das ist eigentlich

a piezoelectronic load cell that has a little crystal in it.

eine piezoelektrische Wägezelle mit einem Kristall im Inneren.

And when this crystal is squeezed, the electrical properties change

Wenn der Kristall gequetscht wird, ändert sich das elektrische Feld

and it -- which -- in proportion to the forces that go in.

und es - welches -- im Verhältnis zu der eingehenden Kraft.

So these animals are wonderfully aggressive,

Diese Tiere sind also wunderbar aggressiv

and are really hungry all the time. And so all I had to do

und ständig hungrig. Alles was ich daher tun musste,

was actually put a little shrimp paste on the front of the load cell,

war im Grunde etwas Garnelenpaste auf die Vorderseite der Wägezelle zu tun

and they'd smash away at it.

und sie schlagen das weg.

And so this is just a regular video of the animal

Das ist also ein gewöhnlicher Film von dem Tier,

just smashing the heck out of this load cell.

das wie wild auf die Wägezelle einschlägt.

And we were able to get some force measurements out.

Und wir konnten so einige Kraftmessungen vornehmen.

And again, we were in for a surprise.

Und wieder gab es eine Überraschung.

I purchased a 100-pound load cell, thinking,

Ich kaufte eine 100 Pfund Wägezelle im Glauben,

no animal could produce more than 100 pounds at this size of an animal.

dass kein Tier dieser Größe mehr als 100 Pfund erzeugen kann.

And what do you know? They immediately overloaded the load cell.

Und bevor wir uns versahen, überlasteten sie die Wägezelle augenblicklich.

So these are actually some old data

Das ist also eigentlich ein alter Datensatz,

where I had to find the smallest animals in the lab,

bei dem ich die kleinsten Tiere im Labor finden musste

and we were able to measure forces of well over 100 pounds

und wir konnten Kraftmessungen von weit über 100 Pfund tätigen,

generated by an animal about this big.

erzeugt von einem Tier etwa dieser Größe.

And actually, just last week I got a 300-pound load cell

Und nun habe ich letzte Woche erst eine 300 Pfund Wägezelle bekommen,

up and running, and I've clocked these animals generating

installiert, und diese Tiere dabei gemessen wie sie

well over 200 pounds of force.

weit über 200 Pfund Kraft erzeugen.

And again, I think this will be a world record.

Und wieder denke ich, dass dies ein Weltrekord sein wird.

I have to do a little bit more background reading,

Ich muss ein bisschen mehr Literatur recherchieren,

but I think this will be the largest amount of force produced

jedoch glaube ich, dass dies der größte Betrag erzeugter Kraft ist,

by an animal of a given -- per body mass. So, really incredible forces.

durch ein Tier einer bestimmten -- pro Körpermasse. Also, in der Tat unglaubliche Kräfte.

And again, that brings us back to the importance of that spring

Und wieder bringt uns das zurück zu der Bedeutung dieser Sprungfeder

in storing up and releasing so much energy in this system.

bei der Speicherung und Freisetzung von so viel Energie in diesem System.

But that was not the end of the story.

Aber das war nicht das Ende der Geschichte.

Now, things -- I'm making this sound very easy, this is actually a lot of work.

Nun, die Sache ist -- ich lasse das hier sehr einfach erscheinen, das ist jedoch eine Menge Arbeit.

And I got all these force measurements,

Ich hatte nun alle diese Kraftmessungen

and then I went and looked at the force output of the system.

und dann ging ich her und betrachtete die Kraftausgangsgröße des Systems.

And this is just very simple -- time is on the X-axis

Das ist nun sehr einfach -- die Zeit ist auf der x-Achse

and the force is on the Y-axis. And you can see two peaks.

und die Kraft ist auf der y-Achse. Und sie können zwei Spitzen erkennen.

And that was what really got me puzzled.

Und das ist, was mich wirklich verblüffte.

The first peak, obviously, is the limb hitting the load cell.

Die erste Spitze ist offensichtlich das Bein, das auf die Wägezelle trifft.

But there's a really large second peak half a millisecond later,

Aber es gibt eine wirklich große zweite Spitze eine halbe Millisekunde später

and I didn't know what that was.

und ich hatte keine Ahnung, woher die stammte.

So now, you'd expect a second peak for other reasons,

Nun, man könnte eine zweite Spitze aus unterschiedlichen Gründen erwarten,

but not half a millisecond later.

aber nicht eine halbe Millisekunde später.

Again, going back to those high-speed videos,

Um wieder auf die Hochgeschwindigkeitsvideos zurück zu kommen,

there's a pretty good hint of what might be going on.

hier gibt es einen ziemlich guten Hinweis über das, was vor sich gehen könnte.

Here's that same orientation that we saw earlier.

Das hier ist die gleiche Anordnung, die wir zuvor gesehen haben

There's that raptorial appendage -- there's the heel,

Das hier ist der Fangarm -- hier ist die Ferse,

and it's going to swing around and hit the load cell.

und das wird herumschwingen und auf die Wägezelle treffen.

And what I'd like you to do in this shot is keep your eye on this,

Und was ich Sie während dieses Filmes zu tun bitte, ist Ihre Augen auf das zu lenken,

on the surface of the load cell, as the limb comes flying through.

auf die Oberfläche der Wägezelle, während der Schenkel durchgeflogen kommt.

And I hope what you are able to see is actually a flash of light.

Und was ich erhoffe ist, dass Sie tatsächlich einen Lichtblitz erkennen können.

Audience: Wow.

Publikum: Wow.

Sheila Patek: And so if we just take that one frame, what you can actually see there

Sheila Patek: Wenn wir nun dieses eine Einzelbild nehmen, kann man am Ende

at the end of that yellow arrow is a vapor bubble.

des gelben Pfeiles eine Dampfblase sehen.

And what that is, is cavitation.

Und was dies zeigt, ist Kavitation.

And cavitation is an extremely potent fluid dynamic phenomenon

Nun, Kavitation ist ein äußerst wirksames fluidmechanisches Phänomen,

which occurs when you have areas of water

das auftritt, wenn Sie Bereiche haben von Wasser,

moving at extremely different speeds.

die sich mit extrem unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen.

And when this happens, it can cause areas of very low pressure,

Und wenn dies eintritt, kann es zu Gebieten sehr geringen Drucks führen,

which results in the water literally vaporizing.

was in einer buchstäblichen Verdampfung von Wasser resultiert.

And when that vapor bubble collapses, it emits sound, light and heat,

Und wenn diese Dampfblase kollabiert, emitiert sie Schall, Licht und Wärme,

and it's a very destructive process.

und das ist ein sehr zerstörerischer Prozess.

And so here it is in the stomatopod. And again, this is a situation

Und so verhält sich das bei den Stomatopoden. Und es ist wieder so,

where engineers are very familiar with this phenomenon,

dass Ingenieure dieses Phänomen sehr gut kennen.

because it destroys boat propellers.

Denn es zerstört Schiffsschrauben.

People have been struggling for years to try and design

Einige Menschen kämpfen bereits viele Jahre damit und versuchen,

a very fast rotating boat propeller that doesn't cavitate

sehr schnell rotierende Schiffsschrauben so zu gestalten, dass diese nicht kavitieren

and literally wear away the metal and put holes in it,

und an diesen im wahrsten Sinne des Wortes das Metall nicht abgetragen und perforiert wird,

just like these pictures show.

so wie diese Bilder das zeigen.

So this is a potent force in fluid systems, and just to sort of take it one step further,

Das ist also eine starke Kraft in flüssigen Phasen und um das jetzt einen Schritt weiter zu führen,

I'm going to show you the mantis shrimp approaching the snail.

werde ich Ihnen den Fangschreckenkrebs bei der Annäherung an die Schnecke zeigen.

This is taken at 20,000 frames per second, and I have to give

Dies wurde bei etwa 20.000 Einzelbildern pro Sekunde gefilmt, und ich muss

full credit to the BBC cameraman, Tim Green, for setting this shot up,

dem BBC Kameramann, Tim Green, die ganze Anerkennung für diese Aufnahme zollen,

because I could never have done this in a million years --

denn ich hätte dies nicht in Millionen von Jahren hinbekommen.

one of the benefits of working with professional cameramen.

Einer der Vorzüge der Arbeit mit professionellen Kameraleuten.

You can see it coming in, and an incredible flash of light,

Sie sehen wie es eintrifft und einen erstaunlichen Lichtblitz,

and all this cavitation spreading over the surface of the snail.

und diese gesamte Kavitation verteilt sich über die Oberfläche der Schnecke.

So really, just an amazing image,

Wirklich, einfach ein erstaunliches Bild,

slowed down extremely, to extremely slow speeds.

extrem verlangsamt auf äußerst langsame Geschwindigkeiten.

And again, we can see it in slightly different form there,

Und wiederum können wir das hier in leicht veränderter Form sehen,

with the bubble forming and collapsing between those two surfaces.

zusammen mit den sich bildenden und kollabierenden Blasen zwischen den zwei Oberflächen.

In fact, you might have even seen some cavitation going up the edge of the limb.

Möglicherweise haben Sie vielleicht sogar etwas Kavitation an der Ecke des Schenkels heraufwandern sehen können.

So to solve this quandary of the two force peaks:

Um also das Dilemma der zwei Kraftspitzen zu klären:

what I think was going on is: that first impact is actually

ich vermute, was hier vor sich ging ist, dass der erste Einschlag tatsächlich

the limb hitting the load cell, and the second impact is actually

der Schenkelauprall auf die Wägezelle, und der zweite Einschlag in der Tat

the collapse of the cavitation bubble.

der Zusammenbruch der Kavitationsblasen ist.

And these animals may very well be making use of

Und diese Tiere können sehr wahrscheinlich Gebrauch machen,

not only the force and the energy stored with that specialized spring,

nicht nur von der Kraft und Energie, die in dieser speziellen Sprungfeder gespeichert ist,

but the extremes of the fluid dynamics. And they might actually be

sondern auch von den extremen Eigenschaften der Strömungsmechanik. Sie könnten tatsächlich

making use of fluid dynamics as a second force for breaking the snail.

die Strömungsmechanik als zweite Kraft gebrauchen, um die Schnecke aufzubrechen.

So, really fascinating double whammy, so to speak, from these animals.

Also, ein wirklich faszinierender Doppelschlag von diesen Tieren, sozusagen.

So, one question I often get after this talk --

Nun, eine Frage bekomme ich nach diesem Vortrag oft gestellt -

so I figured I'd answer it now -- is, well, what happens to the animal?

daher dachte ich mir, sie gleich jetzt zu beantworten: was geschieht mit dem Tier?

Because obviously, if it's breaking snails,

Denn wenn es offensichtlich Schnecken knackt,

the poor limb must be disintegrating. And indeed it does.

muss sich der arme Schenkel auch zerlegen. Und das tut er, in der Tat.

That's the smashing part of the heel on both these images,

Das ist der schlagende Teil der Ferse auf diesen beiden Bildern

and it gets worn away. In fact, I've seen them wear away

und er wird abgetragen. Ich habe sogar gesehen, wie sie

their heel all the way to the flesh.

die Ferse bis zum Fleisch abnutzen.

But one of the convenient things about being an arthropod

Aber eines der angenehmen Dinge, ein Gliederfüßer zu sein

is that you have to molt. And every three months or so

ist, dass man sich häuten muss. Und alle drei Monate etwa

these animals molt, and they build a new limb and it's no problem.

häuten sich diese Tiere, und sie bilden einen neuen Schenkel und es gibt kein Problem.

Very, very convenient solution to that particular problem.

Eine sehr, sehr bequeme Lösung für das spezielle Problem.

So, I'd like to end on sort of a wacky note.

Nun, ich möchte gerne mit einer etwas verwunderlichen Folgerung enden.

(Laughter)

(Gelächter)

Maybe this is all wacky to folks like you, I don't know.

Vielleicht ist das alles verwunderlich für Menschen wie Sie, ich weiß es nicht.

(Laughter)

(Gelächter)

So, the saddles -- that saddle-shaped spring --

Also, der Sattel -- die sattelförmige Sprungfeder --

has actually been well known to biologists for a long time,

ist den Biologen eigentlich seit geraumer Zeit bekannt,

not as a spring but as a visual signal.

nicht als Sprungfeder, sondern als ein optischer Reiz.

And there's actually a spectacular colored dot

Hier ist ein eigentlich spektakulär gefärbter Punkt

in the center of the saddles of many species of stomatopods.

im Mittelpunkt des Sattels bei vielen Arten von Stomatopoden.

And this is quite interesting, to find evolutionary origins

Und es ist recht interessant, evolutionäre Ursprünge

of visual signals on what's really, in all species, their spring.

von optischen Reizen in etwas zu finden, das, eigentlich bei allen Arten, die Sprungfeder darstellt.

And I think one explanation for this could be

Und ich glaube eine Erklärung hierfür lässt sich finden,

going back to the molting phenomenon.

wenn man nochmals die Häutung in Betracht zieht.

So these animals go into a molting period where they're

Diese Tiere beginnen die Häutungsphase, in der sie

unable to strike -- their bodies become very soft.

schlagunfähig sind - ihre Körper werden sehr weich.

And they're literally unable to strike or they will self-destruct.

Und sie sind buchstäblich schlagunfähig oder sie zerstören sich selbst.

This is for real. And what they do is, up until that time period

Das ist harte Realität. Nun bis zu dieser Phase, in der sie

when they can't strike, they become really obnoxious and awful,

schlagunfähig sind, werden sie wahrhaft abscheulich und schlimm,

and they strike everything in sight; it doesn't matter who or what.

und treten alles in Sichtweite, ganz egal wen oder was.

And the second they get into that time point when they can't strike any more,

In der Sekunde, in der sie in die schlagunfähige Phase eintreten,

they just signal. They wave their legs around.

geben sie einfach nur Signale von sich. Sie winken mit den Beinen umher.

And it's one of the classic examples in animal behavior of bluffing.

Dies ist ein klassisches Beispiel von tierischem Täuschungsverhalten.

It's a well-established fact of these animals

Dies ist eine gut entwickelte Eigenschaft bei diesen Tieren,

that they actually bluff. They can't actually strike, but they pretend to.

dass sie tatsächlich täuschen. Sie können eigentlich nicht zuschlagen, aber sie tun als ob.

And so I'm very curious about whether those colored dots

Daher war ich sehr neugierig, ob diese farbigen Punkte

in the center of the saddles are conveying some kind of information

in der Mitte des Sattels irgend eine Art von Information beinhalten

about their ability to strike, or their strike force,

bezüglich ihrer Fähigkeit zu Schlagen, oder ihrer Schlagkraft

and something about the time period in the molting cycle.

und etwas über die Zeitspanne des Häutungszykluses.

So sort of an interesting strange fact to find a visual structure

Also eine irgendwie interessante, seltsame Eigenschaft einer visuellen Struktur,

right in the middle of their spring.

direkt im Zentrum ihrer Sprungfeder.

So to conclude, I mostly want to acknowledge my two collaborators,

Abschließend möchte ich besonders meinen zwei Mitarbeitern

Wyatt Korff and Roy Caldwell, who worked closely with me on this.

Wyatt Korff und Roy Caldwell danken, die eng mit mir an dem gearbeitet haben.

And also the Miller Institute for Basic Research in Science,

Und auch dem Miller Institute for Basic Research in Science,

which gave me three years of funding to just do science all the time,

das mich drei Jahre dabei unterstützt hat, die ganze Zeit ausschließlich Forschung zu betreiben

and for that I'm very grateful. Thank you very much.

und dafür bin ich sehr dankbar. Vielen Dank.

(Applause)

(Beifall)