Die Pistolengarnele: Ein kleines Tier mit lautem Knall

Die Pistolengarnele ist im Meer gefürchtet. Sie kann Beute mit Luftblasen treffen. Die Blasen fliegen mit 82 Fuß pro Sekunde (25 Meter pro Sekunde). Sie knallen mit 218 Dezibel und machen für einen kurzen Moment 8000 Grad Fahrenheit Hitze.

Die Garnele ist nur wenige Zentimeter lang. Aber sie hat eine besondere Waffe: eine sehr große Schere. Diese Schere schießt einen schnellen Wasserstrahl. Der Strahl macht eine Blase im Wasser. Man nennt das Kavitationsblase. Wenn die Blase platzt, gibt es einen starken Druck, ein lautes Geräusch und einen kurzen Lichtblitz.

Man nennt das Tier auch Knallkrebs-Garnele. Es schlägt nicht wie ein Fangschreckenkrebs. Es schießt nichts Festes. Sein Schuss ist Physik mit Wasser. Je nach Art und Situation kann der Knall Beute betäuben, Feinde vertreiben, eine Höhle verteidigen oder mit einer anderen Garnele kommunizieren.

Familie und Lebensraum

Die Pistolengarnele gehört zur Familie Alpheidae. Das ist eine große und vielfältige Gruppe von Krebstieren auf der ganzen Welt. Wissenschaftler kennen hunderte Arten. Sie leben in Korallenriffen, Austernriffen, Seegraswiesen, Wattflächen und anderen Küsten-Lebensräumen. Viele leben in flachem, tropischem und subtropischem Meerwasser. Aber die Familie lebt auch an anderen Orten.

Wie sieht die Garnele aus?

Die meisten Pistolengarnelen sind klein. Viele Arten sind etwa 0,4 bis 2 Zoll (1 bis 5 Zentimeter) lang. Aber die Größe ist verschieden. Die Tiger-Pistolengarnele (Alpheus bellulus) ist im Aquarium-Handel beliebt. Sie kann größer werden als einige Verwandte.

Man erkennt eine typische Knallgarnele leicht an den zwei verschiedenen Scheren vorn. Eine Schere ist groß und zum Knallen da. Die andere Schere ist kleiner und normal, wie eine Zange. Bei manchen Arten ist die Knall-Schere fast halb so lang wie der ganze Körper.

Aber nicht alle Mitglieder der Familie Alpheidae sehen gleich aus oder verhalten sich gleich. „Pistolengarnele" und „Knallkrebs-Garnele" sind nur allgemeine Namen für eine vielfältige Familie. Man kann nicht für jede Art das Gleiche über Lebensraum, Sozialleben oder Partnerschaften sagen.

Woher kommt das laute Geräusch?

Das Geräusch kommt nicht direkt davon, dass die zwei Teile der Schere aufeinander schlagen. Es kommt von einer Blase. Die schnelle Bewegung macht die Blase.

So funktioniert es:

Wenn die Garnele die Knall-Schere öffnet, kommt Wasser in eine kleine Höhle. Der bewegliche Teil der Schere hat eine Struktur wie ein Kolben. Dieser Kolben passt genau zu der Höhle. Wenn die Schere zuschnappt, drückt der Kolben das Wasser als dünnen Strahl heraus.

Bei gut untersuchten Knallgarnelen fliegt dieser Strahl etwa 82 Fuß (25 Meter) pro Sekunde schnell. Manche Berichte sagen, die Schere schließt sich mit bis zu etwa 62 Meilen pro Stunde (100 km/h). Aber die gemessene Leistung ist verschieden. Sie hängt von der Art, der Größe der Schere und der Messmethode ab.

Die schnelle Flüssigkeit macht einen plötzlichen Druckabfall. Kavitation passiert, wenn der lokale Druck unter den Dampfdruck des Wassers fällt. Dann entsteht eine mit Dampf gefüllte Höhle — die Kavitationsblase. Hochgeschwindigkeits-Videos zeigen: Die Blase fliegt in einem Wirbelring von der Schere weg. Dann wird sie größer und platzt.

Der Ablauf in Sekundenbruchteilen

Der ganze Ablauf dauert nur einen Bruchteil einer Sekunde:

1. Die Garnele öffnet und spannt ihre Knall-Schere.
2. Die Schere schließt sich und drückt einen sehr schnellen Wasserstrahl durch ihre Öffnung.
3. Der Druckabfall macht eine Kavitationsblase im Wasser.
4. Die platzende Blase macht einen starken Druckstoß, ein Geräusch und einen kleinen Lichtblitz.

Mit anderen Worten: Die Blase macht den Knall. Die Schere ist nur das Werkzeug, das die Blase startet.

Wofür nutzt die Garnele den Knall?

Wenn die Blase platzt, strömt das Wasser von außen schnell nach innen. Dabei wird viel Energie als Stoßwelle frei. Aus kurzer Entfernung kann der Druckstoß kleine Fische, Würmer und kleine Krebstiere wie eine Krabbe betäuben oder töten. Dann kann die Pistolengarnele die betäubte Beute in ihre Höhle ziehen.

Der Knall hilft der Garnele auch, ihr Loch zu verteidigen, Rivalen Angst zu machen und Feinde zu vertreiben. Männchen von manchen Arten zeigen ihre große Schere oder knallen damit im Wettbewerb. Deshalb ist die Größe der Schere wichtig für Kämpfe und für die Partnersuche, nicht nur für die Jagd.

Wie laut ist der Knall wirklich?

Forscher haben bei manchen Knallgeräuschen über 200 Dezibel gemessen. Eine oft genannte Zahl ist etwa 210 Dezibel. Damit gehören Knallgarnelen zu den lautesten Tieren im Meer, die Geräusche machen.

Aber ein Dezibel unter Wasser ist anders als ein Dezibel in der Luft. Der Referenzdruck ist anders. Deshalb ist der Vergleich „lauter als ein echter Pistolenschuss" nur ein interessanter Vergleich. Man kann die beiden Werte nicht direkt vergleichen.

Auch der Begriff „Überschallknall" ist nur eine einfache Erklärung. Er ist nicht ganz korrekt. Der Knall der Garnele kommt von Kavitation. Er kommt nicht davon, dass ein Objekt die Schallmauer in der Luft durchbricht.

Manche Leute sagen, Pistolengarnelen machen regelmäßig Überschallknalle und können Aquariumglas brechen. Das zeigen die klassischen Experimente zum Knall-Mechanismus nicht. Das Tier kann einen starken lokalen Druckstoß machen. Aber für Aquarium-Besitzer gibt es andere praktische Probleme: Die Garnele gräbt, bewegt Steine und Schutt, greift vielleicht andere Tiere im Becken an und kann den Aufbau aus Steinen instabil machen.

Macht die Blase wirklich Hitze und Licht?

Ja, aber nur für einen extrem kurzen Moment. Die Garnele erhitzt nicht das ganze Meerwasser auf tausende Grad.

Wenn die Blase platzt, steigt der Druck in der Blase sehr stark. Forscher haben einen schwachen Lichtblitz mit vielen Farben gesehen. Sie denken, die platzende Blase erreicht eine Temperatur von mindestens 5.000 Kelvin. Das sind etwa 4.700 Grad Celsius (8.500 Grad Fahrenheit). Das ist fast so heiß wie die Oberfläche der Sonne.

Das Licht nennt man „Shrimpolumineszenz". Das ist ein spielerischer Name. Er kommt von „Sonolumineszenz". Bei der Sonolumineszenz macht eine implodierende Blase Licht. Man denkt, das Licht entsteht auf ähnliche Weise.