News: Hennen rennen
Laufen strengt an. Vor allem das Abstoßen vom Boden kostet Energie; ist das Bein erst einmal in der Luft, dann geht der Rest fast wie von allein - sollte man meinen. Hühner scheinen das jedoch anders zu sehen.
© Richard Marsh (Ausschnitt)
Es klingt kinderleicht: "Bei der Lokomotion führt jedes Bein eine periodische Bewegung aus. Die Periode vom Aufsetzen der Ferse bis zum nächsten Aufsetzen wird durch Dauer und Schrittlänge charakterisiert. Sie wird unterteilt in die Stemmphase (der Fuß ist auf dem Boden) und die Schwingphase, die bei Erwachsenen circa 60 Prozent und 40 Prozent der Zyklusdauer umfassen. Jede der Phasen kann wieder unterteilt werden, die Stemmphase an dem Punkt, an dem die Beugung des Kniegelenks in eine Streckung übergeht, die Schwingphase an dem entsprechenden Punkt. Die Streckung des Knies in der Schwingphase erfolgt durch passive Kräfte, ebenso die Beugung in der Stemmphase. Die Bewegungen der Beine gehen in der Regel mit koordinierten Bewegungen der Arme einher sowie mit periodischen Kippungen des Beckens."
Wie gut, dass wir nicht über die Komplexität unseres Tuns nachdenken müssen – so wie hier im Lexikon beschrieben –, wenn wir uns dazu entschließen, ein Bein vor das andere zu setzen. In der Tat stellt Laufen eine erstaunliche Koordinationsleistung dar, bei der unterschiedlichste Muskelgruppen in Fuß und Bein mit- und gegeneinander arbeiten, jeweils alternierend in Stemm- und Schwingphase des Ganges, wobei wir auch noch permanent das Gleichgewicht halten müssen. Was Kleinkindern nach einem Jahr Training sprichwörtlich kinderleicht fällt, stellt für Biologen, die sich mit der Biomechanik der Fortbewegung befassen, eine harte Nuss dar.
Insbesondere interessieren sich die Wissenschaftler für den Energieverbrauch der einzelnen Laufphasen. Nach der "Krafthypothese", die der Physiologe Richard Taylor in den achtziger Jahren entwickelt hat, benötigt der Körper vor allem während des Abstoßens in der Stemmphase Energie. Die Schwingphase, bei der das Bein in der Luft nach vorne gezogen wird, wäre dagegen energetisch nahezu kostenlos, da der Körper den Schwung mit ausnutzen kann.
Klingt einleuchtend – nur dummerweise hat es noch niemand überprüft. Dies ist allerdings auch nicht ganz einfach, müsste man doch, um Taylors Hypothese zu testen, den Energieverbrauch jedes einzelnen Muskels messen – und das während des Laufens. Richard Marsh und seine Kollegen von der Northeastern University haben sich daher eine indirekte Methode ausgedacht, um das Problem anzugehen.
Helmperlhühner (Numida meleagris) dienten hierfür den Forschern als Versuchskaninchen, die auf einem Laufband ihre motorischen Fähigkeiten unter Beweis stellten. Zuvor hatten die Wissenschaftler jedoch ihren Hühnern winzige Kügelchen in die Blutbahn gespritzt. Diese Marker, die knapp doppelt so groß wie ein rotes Blutkörperchen waren, wurden von dem Blutstrom mitgerissen, reicherten sich allerdings in den Kapillaren eines Muskels an, da sie sich hier nur schwer durchschleusen ließen. Da nun der Körper sehr genau je nach Bedarf die Durchblutung seiner Muskulatur steuert, verrieten die Kugeln damit ganz genau, welcher Muskel gerade arbeitet. Zusätzlich präpariert mit einer Maske zur Messung des Sauerstoffverbrauchs ließen die Forscher nun die Hennen bis zu 2,8 Meter pro Sekunde schnell rennen.
Und das Ergebnis des Hennenrennens? Die Schwingphase ist energetisch durchaus nicht vernachlässigbar. Auch wenn der größte Anteil des Energieverbrauchs erwartungsgemäß während der Stemmphase stattfindet, frisst die Schwingphase dennoch immerhin ein Viertel des Gesamtbudgets. Taylors Krafthypothese ist somit – zumindest bei Perlhühnern – widerlegt.
Natürlich möchte Marsh allgemein gültigere Folgerungen aus seinen Ergebnissen ziehen: "Weil Laufvögel neben Menschen die besten zweifüßigen Läufer sind, sollte unsere Forschung viele wertvolle Hinweise für das Verständnis menschlicher Fortbewegung liefern." Ziel soll sein, die Mechanik und den Energieverbrauch jeder einzelnen Muskelfaser beim Menschen genauestens zu erfassen, um so die Geheimnisse der Kunst des Laufens allmählich zu enthüllen.
Wie gut, dass wir nicht über die Komplexität unseres Tuns nachdenken müssen – so wie hier im Lexikon beschrieben –, wenn wir uns dazu entschließen, ein Bein vor das andere zu setzen. In der Tat stellt Laufen eine erstaunliche Koordinationsleistung dar, bei der unterschiedlichste Muskelgruppen in Fuß und Bein mit- und gegeneinander arbeiten, jeweils alternierend in Stemm- und Schwingphase des Ganges, wobei wir auch noch permanent das Gleichgewicht halten müssen. Was Kleinkindern nach einem Jahr Training sprichwörtlich kinderleicht fällt, stellt für Biologen, die sich mit der Biomechanik der Fortbewegung befassen, eine harte Nuss dar.
Insbesondere interessieren sich die Wissenschaftler für den Energieverbrauch der einzelnen Laufphasen. Nach der "Krafthypothese", die der Physiologe Richard Taylor in den achtziger Jahren entwickelt hat, benötigt der Körper vor allem während des Abstoßens in der Stemmphase Energie. Die Schwingphase, bei der das Bein in der Luft nach vorne gezogen wird, wäre dagegen energetisch nahezu kostenlos, da der Körper den Schwung mit ausnutzen kann.
Klingt einleuchtend – nur dummerweise hat es noch niemand überprüft. Dies ist allerdings auch nicht ganz einfach, müsste man doch, um Taylors Hypothese zu testen, den Energieverbrauch jedes einzelnen Muskels messen – und das während des Laufens. Richard Marsh und seine Kollegen von der Northeastern University haben sich daher eine indirekte Methode ausgedacht, um das Problem anzugehen.
Helmperlhühner (Numida meleagris) dienten hierfür den Forschern als Versuchskaninchen, die auf einem Laufband ihre motorischen Fähigkeiten unter Beweis stellten. Zuvor hatten die Wissenschaftler jedoch ihren Hühnern winzige Kügelchen in die Blutbahn gespritzt. Diese Marker, die knapp doppelt so groß wie ein rotes Blutkörperchen waren, wurden von dem Blutstrom mitgerissen, reicherten sich allerdings in den Kapillaren eines Muskels an, da sie sich hier nur schwer durchschleusen ließen. Da nun der Körper sehr genau je nach Bedarf die Durchblutung seiner Muskulatur steuert, verrieten die Kugeln damit ganz genau, welcher Muskel gerade arbeitet. Zusätzlich präpariert mit einer Maske zur Messung des Sauerstoffverbrauchs ließen die Forscher nun die Hennen bis zu 2,8 Meter pro Sekunde schnell rennen.
Und das Ergebnis des Hennenrennens? Die Schwingphase ist energetisch durchaus nicht vernachlässigbar. Auch wenn der größte Anteil des Energieverbrauchs erwartungsgemäß während der Stemmphase stattfindet, frisst die Schwingphase dennoch immerhin ein Viertel des Gesamtbudgets. Taylors Krafthypothese ist somit – zumindest bei Perlhühnern – widerlegt.
Natürlich möchte Marsh allgemein gültigere Folgerungen aus seinen Ergebnissen ziehen: "Weil Laufvögel neben Menschen die besten zweifüßigen Läufer sind, sollte unsere Forschung viele wertvolle Hinweise für das Verständnis menschlicher Fortbewegung liefern." Ziel soll sein, die Mechanik und den Energieverbrauch jeder einzelnen Muskelfaser beim Menschen genauestens zu erfassen, um so die Geheimnisse der Kunst des Laufens allmählich zu enthüllen.
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