Die Kanten entstehen im Darm, nicht am Ausgang. Warum ist Wombat-Kot würfelförmig? Weil die letzten rund 17 Prozent des Enddarms abwechselnd steife und dehnbare Längszonen besitzen: Bei jeder Kontraktion ziehen sich die steifen Stellen schneller zusammen als die weichen. Über zehntausende Zyklen presst dieses Wechselspiel flache Seiten und Ecken in die stark eingedickte Masse. Ergebnis: 80 bis 100 Würfel pro Nacht, jeder etwa zwei Zentimeter groß.
Stimmt das wirklich?
Ja, und es ist sauber vermessen. Ein Team um die Ingenieurin Patricia Yang und den Biolokomotions-Forscher David Hu (Georgia Institute of Technology, gemeinsam mit der Taronga Conservation Society und der University of Tasmania) sezierte Verdauungstrakte von Nacktnasenwombats, die nach Verkehrsunfällen eingeschläfert werden mussten. Die Befunde erschienen im Januar 2021 in der Fachzeitschrift Soft Matter, erste Ergebnisse hatte das Team bereits 2018 vorgestellt. 2019 gab es dafür den Ig-Nobelpreis für Physik.
Dass Wombat-Kot würfelförmig ausfällt, ist dabei kein Einzelbefund an ein paar Tieren, sondern die Regel bei gesunden Wildtieren. Die harten Zahlen aus der Studie und aus Feldbeobachtungen:
- 80 bis 100 Würfel pro Nacht, Kantenlänge rund zwei Zentimeter
- Letzte 17 Prozent des Darms formen die Ecken
- Doppelte Wanddicke, vierfache Steifigkeit in zwei der vier Längszonen
- 40 bis 80 Stunden Verweildauer der Nahrung im Verdauungstrakt
- Rund 60 Prozent Wasseranteil im fertigen Kot – beim Menschen sind es etwa 80
Warum ist Wombat-Kot würfelförmig – die Mechanik im Darm
Bei fast allen Säugetieren ist die Darmwand ringsum gleich beschaffen; peristaltische Wellen schieben den Inhalt gleichmäßig weiter, und heraus kommt ein runder Strang. Beim Wombat ist der Querschnitt des Enddarms ungleichmäßig gebaut: zwei steifere und zwei deutlich dehnbarere Längszonen wechseln sich ab. Die steifen Bereiche sind stellenweise doppelt so dick und bis zu viermal so steif wie das weiche Gewebe daneben.
Zieht sich dieser Abschnitt zusammen, laufen die beiden Materialien unterschiedlich schnell: Die steifen Zonen kontrahieren rasch und bleiben formstabil, die weichen geben in der Mitte nach und wölben sich zur Fläche aus. Genau an der Grenze zwischen beiden entsteht eine Kante. Das Team bildete das in einem mathematischen Modell aus einem gedämpften elastischen Ring mit abwechselnd harten und weichen Segmenten nach – und bekam dieselben Ecken heraus. Bis eine Portion fertig geformt ist, wirken schätzungsweise rund 40.000 solcher Kontraktionen auf sie ein.
Der zweite Baustein ist Trockenheit. Wombats halten ihre faserige Gräser-Kost 40 bis 80 Stunden im Verdauungstrakt und ziehen dabei fast jeden Tropfen Flüssigkeit heraus. Nur weil die Masse am Ende so trocken und knetig ist, hält sie die geprägte Form überhaupt – eine weiche Wurst würde sofort wieder rundlaufen.
Noch verrückter
Lange galt als ausgemacht: Die Würfel sollen nicht wegrollen, wenn Wombats sie auf Steinen, Baumstümpfen und Grasbüscheln als Duftmarke ablegen. Das stimmt als Beobachtung – Wombats legen ihre Häufchen tatsächlich demonstrativ an exponierten Stellen ab, gern in kleinen Stapeln als Reviergrenze und Partnersignal. Ob die Kantenform deshalb entstanden ist, ist eine andere Frage. Fachleute wie der australische Wombat-Forscher Mike Swinbourne halten die Würfel eher für einen Nebeneffekt der extremen Wasserersparnis in einem Tier, das in trockenem Buschland lebt.
Ein Hinweis darauf: Tiere in menschlicher Obhut mit viel Wasser und weicherem Futter produzieren deutlich rundlichere, weichere Häufchen. Dass Wombat-Kot würfelförmig bleibt, ist deshalb in Zoos zum praktischen Gesundheits-Check geworden – je klarer die Kanten, desto besser läuft die Verdauung. David Hu bringt es auf die Formel: Die Form ist ein Messwert für den Zustand des Tieres.
Und die Ingenieure schauen ebenfalls hin. Bislang kennt die Technik im Wesentlichen zwei Wege, um Ecken in ein weiches Material zu bekommen: gießen oder schneiden. Der Wombat-Darm zeigt einen dritten – rhythmisches Drücken mit ungleich steifer Hülle. Als Prinzip für die Formgebung weicher Materialien ist das ausdrücklich Teil dessen, was die Autorinnen und Autoren an ihrer Arbeit interessant finden.
Quellen
- P. J. Yang et al.: „Intestines of non-uniform stiffness mold the corners of wombat feces“, Soft Matter 17(3), 2021
- Phys.org: „Researchers discover how wombats excrete poop cubes“ (2021)
- science.ORF.at: „Wie Wombats würfelförmig koten“ (2021)
- National Geographic: „Warum ist Wombat-Kot würfelförmig?“
Häufige Fragen
Warum ist Wombat-Kot würfelförmig?
Der letzte Darmabschnitt hat zwei steife und zwei dehnbare Längszonen. Die steifen ziehen sich schneller zusammen als die weichen – an der Grenze zwischen beiden entstehen über viele Kontraktionen Kanten und flache Seiten.
Wie viele Kotwürfel produziert ein Wombat pro Nacht?
Etwa 80 bis 100 Stück, jeder rund zwei Zentimeter groß. Sie entstehen in den letzten 17 Prozent des Darms.
Gibt es andere Tiere mit würfelförmigem Kot?
Nein. Wombats sind das einzige bekannte Tier, das von Natur aus würfelförmigen Kot ausscheidet – deshalb gilt der Fall in der Zoologie als Sonderfall.
Wozu dient die Würfelform?
Wombats legen ihren Kot als Duftmarke auf Steinen und Baumstümpfen ab, wo er nicht wegrollen soll. Viele Fachleute halten die Form aber für einen Nebeneffekt der extremen Wasserersparnis im Darm.
Wer hat den Mechanismus erforscht?
Ein Team um Patricia Yang und David Hu vom Georgia Institute of Technology, veröffentlicht 2021 in der Fachzeitschrift Soft Matter. Für die Arbeit gab es 2019 den Ig-Nobelpreis für Physik.