Staunen ist die Sehnsucht nach Wissen
Thomas von Aquin, Philosoph und Theologe
Die Wissenschaft kennt heute zirka 1,7 Millionen Arten von Lebewesen. Sie und ihre Entwicklung in der belebten Natur schaffen einen unerschöpflichen Fundus an Ideen und Vorbildern für technische Entwicklungen. In Ausstellungen, Botanischen Gärten, Zoos und Museen, ist innovative Forschung verortet. Hier wird Bionik greifbar und eindrucksvoll erlebbar.
Wo Muscheln leben, geht es oft recht rauh zu. Damit die Schalentiere von der Wucht der Brandung nicht mitgerissen werden, sind sie durch Fäden fest mit dem Untergrund verankert. Diese Muschelseide ist ein außergewöhnliches Material. Es ist nicht nur äußerst dehnbar, sondern gleichzeitig so stabil, dass die dünnen Fäden auf den scharfkantigen Felsen nicht durchscheuern. Forscher am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam haben gemeinsam mit Kollegen aus Kalifornien und Chicago herausgefunden, wie der Abriebschutz funktioniert. Mit der raffinierten Technik könnten neuartige Beschichtungen entstehen, berichten die Forscher in Science
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Nach dem Prinzip der Bionik hat sich die ZAPF GmbH, die derzeit jede fünfte Betonfertiggarage in Deutschland liefert, bei ihrer neuesten Innovation an ”Erfindungen der Natur” orientiert. Den Garagenexperten ist es gelungen, die Außenhaut der Garage um ein Vielfaches zu optimieren und so die Funktionalität zu maximieren. Die neuartige Garagenoberfläche PowerSkin®, die aus mehreren Schichten besteht, weist Schmutz ab, hemmt Bewuchs und beugt Rissen vor. Im Rahmen des großen Innovationsfeuerwerks, das ZAPF für dieses Jahr angekündigt hat, wurde damit die erste Rakete gezündet.
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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.
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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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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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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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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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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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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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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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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