Neuigkeiten aus der Bionik-Forschung

Eine faszinierende Symbiose in Südafrika: Weichwanzen leben auf der klebrigen protokarnivoren Pflanze Roridula gorgonias

Die Kunst nicht festzukleben

Weichwanzen sind Künstler im Laufen auf Pflanzenoberflächen, die mit stark klebrigen Drüsenhaaren bedeckt sind. Sogar vor karnivoren Pflanzen machen sie nicht Halt. Wie ihnen das gelingt, wurde mit raffinierter Technik untersucht.

 Originalveröffentlichung in Arthropod Plant Interactions 

Der englische Fotograf Eadweard Muybridge (1830-1904) zeigt den Gang des Menschen mit dem Aufsetzen der Ferse...

Fußkonstruktion macht den Menschen zum Weltmeister im Gehen

Wenn der Mensch geht, ist sein Energieverbrauch gering. Rennt er dagegen, so setzt er über zwei Drittel mehr Energie ein. Verantwortlich für den Unterschied ist die Anatomie unseres Fußes, hat ein internationales Forscherteam durch zahlreiche Gangmessungen festgestellt. Der Mensch setzt beim Gehen nämlich zuerst mit der Ferse am Boden auf und rollt dann den Fuß über Ballen und Zehen ab. Dieses energieeffiziente Auftreten hat unseren Vorfahren als Jäger und Sammlern dabei geholfen, weite Strecken für die Nahrungssuche zurückzulegen. Die schlechte Bilanz beim Rennen rührt von dem Aufprall auf dem Boden her: Hierbei geht massiv Energie verloren.
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Die gelb-rosa gekennzeichnete Biene (Bildmitte) gefriert auf ein Stoppsignal der mit "S" markierten Biene hin ihren Tanz ein...

Bienen warnen ihren Stock vor Gefahren

Wenn Honigbienen bei der Nahrungssuche von Feinden angegriffen werden, warnen sie ihr Nest vor der drohenden Gefahr: Sie geben ein Zeichen, das andere Bienen davon abhält, sich in die Nähe des unheilvollen Orts zu begeben. Wie US-Forscher bei Verhaltensexperimenten mit Honigbienen entdeckten, gehen die Bienen dabei raffinert vor: Die attackierten Insekten richten nämlich ihr Warnsignal direkt an die Artgenossen, die mit dem Bienentanz auf genau die Nahrungsquelle aufmerksam machen, an der Unheil droht. Daraufhin stellen diese ihren Tanz ein.
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Schildkröten laufen dank Trick auch auf lockerem Untergrund

Schildkröten kommen dank Fortbewegungstrick auch auf lockerem Untergrund voran

Wenn die frischgeschlüpften Jungen der unechten Karettschildkröte von ihrem Nest am Strand zum Meer laufen, nutzen sie einen Trick, um sich nicht durch den lockeren Sand kämpfen zu müssen: Sie setzen ihre flossenartigen Beine so auf, dass sich bei jedem Schritt eine feste Sandschicht unter ihren Gliedmaßen bildet. Das ermöglicht ihnen ein ebenso rasches Vorwärtskommen wie auf festem Grund. Zu diesem Schluss sind US-Forscher gekommen, als sie die Fortbewegungstechnik der Meeresschildkröte auf Jekyll Island im Bundesstaat Georgia filmten und analysierten.
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Spinnen fangen Wasser

Nasse Seidefäden verändern ihre Struktur und filtern Feuchtigkeit aus der Luft

Durch eine trickreiche Veränderung ihrer inneren Struktur filtern bestimmte Spinnennetze Wasser aus der Luft: Wenn die Seidenfäden feucht werden, entstehen plötzlich spindelförmige Knoten, an denen winzige Wassertröpfchen kondensieren. Das haben chinesische Forscher entdeckt, als sie die Fangseide der Echten Webspinne Uloborus walckenaerius unter dem Elektronenmikroskop untersuchten. Mit dem Wissen um den Aufbau dieser Fasern haben sie die Seidenstruktur künstlich nachgebaut: In Zukunft könnten synthetische Spinnennetze aus der Luft Wasser oder gesundheitsschädliche winzige flüssige Schwebeteilchen herausfiltern.
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Der Nordamerikanische Ochsenfrosch überraschte die Wissenschaftler mit seiner speziellen Sprungtechnik.

Katapult im Bein - Weshalb Frösche so weit springen können

Dank spezieller Muskeleigenschaften können Frösche so extrem weit springen: Ihre Muskulatur ist viel dehnbarer als die von Säugetieren, hat ein US-Forscherteam entdeckt, als es den Sprungmechanismus von Nordamerikanischen Ochsenfröschen untersuchte. Im Ruhezustand sind die Beinmuskeln der Frösche extrem in die Länge gezogen. Wenn die Tiere jedoch losspringen, ziehen sich ihre Muskeln plötzlich stark zusammen. Auf diese Weise stellt die Muskulatur die nötige mechanische Kraft her, um den Körper nach vorne zu katapultieren. Das Kraftmaximum im Muskel wird dabei erst während der Bewegung aufgebaut, berichten die Forscher um Emanuel Azizi und Thomas Roberts von der Brown University in Providence.
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Delfine orientieren sich auf die selbe Weise wie Fledermäuse.

Evolution ging zweimal den gleichen Weg

Echo-Ortung entwickelte sich bei Fledermäusen und Delfinen selbst auf molekularer Ebene identisch

Obwohl Delfine und Fledermäuse ihre Echo-Ortungs-Fähigkeiten völlig unabhängig voneinander entwickelt haben, basieren ihre Systeme auf exakt den gleichen Veränderungen im Innenohr: Beide Tiergruppen verfügen über ein Verstärkerprotein im Ohr, das dank bestimmter Umbauten auf viel höhere Frequenzen spezialisiert ist als bei den übrigen Säugetieren. Das haben jetzt ein britisch-chinesisches und ein amerikanisch-chinesisches Forscherteam gezeigt. Die Natur hat also nicht nur das Sonarsystem zweimal unter sehr unterschiedlichen Bedingungen erfunden, sondern dabei auch zweimal den gleichen Weg beschritten - vermutlich, weil es nur eine sehr begrenzte Anzahl von Möglichkeiten gibt, wie sich ein Innenohr sensibler für Ultraschallfrequenzen machen lässt.
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Die 3D-Computertomografie des Schädels einer Fledermaus

Kehlige Rufe

Ein spezieller Knochenmechanismus erlaubt Fledermäusen die Echo-Ortung

Einige Fledermausarten stoßen ihre Echosignale mit einer jetzt in ihrem Schädel entdeckten Knochenkonstruktion über den Kehlkopf aus. Damit lassen sie sich eindeutig von den Fledermäusen abgrenzen, die sich mit Klicklauten der Zunge orientieren oder ganz ohne Echo-Ortung navigieren. Auf den speziellen Knochenmechanismus ist ein internationales Forschungsteam gestoßen, als es Computertomografien von Fledermausschädeln auswertete. Die Entdeckung hat auch Konsequenzen für die Bewertung der Urahnen der Fledermäuse: Bei der ältesten bekannten Fledermaus, die vor rund 50 Millionen Jahren lebte, wurde angenommen, dass sie ohne Echo-Ortung navigierte. Nun haben die Wissenschaftler die Knochenverbindung auch in dem Fossil nachgewiesen.
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Flugsaurier hatten hervorragende aerodynamische Eigenschaften

Flugsaurier Vorbilder für die Jets von morgen

Schon oft stand das Design der Natur Pate für innovative Technologien. Nun sollen die Flügel der Flugsaurier die moderne Luftfahrttechnik revolutionieren.

Wie funktioniert eigentlich der Flügelschlag von Vögeln oder anderen fliegenden Tieren? Diese Frage hat Flugzeugkonstrukteure seit jeher befasst, doch bis jetzt ist es noch nicht gelungen, die Tierwelt beim Fliegen perfekt zu kopieren. Ein Forscherteam des Naturkundemuseums Karlsruhe um den Biologen Eberhard Frey will nun das Flugverhalten von längst ausgestorbenen Flugsauriern analysieren, um moderne High-Tech-Flugzeuge zu verbessern. Unterstützt wird das Projekt vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Göttingen.

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Blütenvorbild

Künstliche Blütenblätter

Bayreuther und Bonner Forschern ist es gelungen, die mikro- und nanostrukturierten Oberflächen von Blütenblättern durch "Wrinkle"-Technik künstlich nachzubilden.

 Macromolecular Chemistry and Physics 

Gefangen im Spinnennetz

Eine Studie chinesischer Forscher über Spinnennetzseide zeigt, dass strukturelle Änderungen es möglich machen, dass die Seide Tautropfen sammeln kann. ...

 Nature 

Die Tiefseeschnecke Crysomallon squamiferum besitzt einen extem harten Panzer mit einer ausgeklügelten Schichtstruktur.

Schneckenpanzer liefert Anregungen für robuste Materialien

Eine nur wenige Zentimeter große Tiefseeschnecke könnte helfen, bessere Schutzausrüstungen und Panzerungen zu entwickeln: Sie besitzt ein Schneckenhaus, dessen Schale dank einer ungewöhnlichen dreischichtigen Struktur extrem widerstandsfähig gegenüber Stößen, Druck und Rissen ist. Das haben US-Forscher entdeckt, als sie die Panzerstruktur der Tiefseeschnecke Crysomallon squamiferum untersuchten. Das kleine Tier lebt auf dem Meeresgrund in der Nähe von Hydrothermalquellen, wo die Lebensbedingungen äußerst harsch sind. Es ist also auf einen stabilen und gleichzeitig flexiblen Schutzpanzer angewiesen. Sollte es gelingen, das Prinzip künstlich nachzubauen, könnten daraus stabilere Materialien beispielsweise für den Einsatz im Sport, im Personenschutz, in der Raumfahrt und der Luftfahrt sowie für den Schutz von Pipelines entwickelt werden.
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Chaos befreit den Roboter aus einer Falle

Chaos kontrolliert Roboterbeine

Soll sich ein Laufroboter vorwärts bewegen, müssen seine Beine in einem regelmäßigen Rhythmus angesteuert werden: Beispielsweise schwingen beim so genannten Dreifuß-Gang insektenartiger Roboter drei Beine nach vorne, während die jeweils gegenüberliegenden auf dem Boden bleiben. Weil sich aber für unterschiedliche Situationen jeweils andere Gangarten - und damit Rhythmen - besser eignen, haben Wissenschaftler des Bernstein Center for Computational Neuroscience in Göttingen einen Roboter entwickelt, der seine Sensoren dazu nutzen kann, flexibel zwischen unterschiedlichen Bewegungsmustern umzuschalten.
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Mit ihrem eifrigen Herumwuseln suchen sich Mäuse einen Referenzpunkt, von dem aus sie immer wieder zu Erkundungen aufbrechen.

Mäuse erlaufen in unbekanntem Terrain Landmarken zur Orientierng

In fremden Umgebungen huschen Mäuse scheinbar planlos und hektisch umher, doch die Drehungen und verschlungenen Bewegungsmuster haben einen tieferen Sinn: Ein israelisch-kanadisches Forscherteam hat anhand von Bewegungsanalysen herausgefunden, dass die kleinen Nager immer wieder zu einem festen Punkt zurückkehren. Diese imaginäre Anlaufstelle bauen die Tiere zu einer Landmarke aus für die präzise Orientierung. Die eingeschlagenen Pfade dienen dabei einzig dem Ziel, die Interpretation der ungewohnten Szenerie durch neue Blickwinkel abzusichern.
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Archiv der Forschungsnews
Diese Seite stellt aktuelle Forschungsarbeiten aus dem Bereich Bionik vor, die in den letzten zwei Monaten veröffentlicht wurden. Im Archiv finden Sie alle seit Mai 2003 vorgestellten Forschungsnews.