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Mittwoch, 24.05.2017
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Käfer: Scheibenförmige Haare haften besser

Forscher kommen Adhäsionskräften verschiedener Haartypen auf die Spur

Viele Insekten, Geckos und Spinnen sind in der Lage, auf den meisten Oberflächen zu haften und zu laufen. Diese Fähigkeit verdanken sie Tausenden oder Millionen von winzigen Haaren auf den Oberflächen ihrer Füße. Dies ist schon länger bekannt. Eine neue Studie britischer Forscher hat nun aber bei Blattkäfern erstmals die Haftkräfte der verschiedenen Haartypen im Detail untersucht. Ergebnis: scheibenförmige Haare „kleben“ am stärksten, löffelförmige und zuspitzte haften dagegen weniger gut.
Gartenlaubkäfer

Gartenlaubkäfer

Durch die unterschiedlichen Adhäsionskräfte ihrer Hafthaare verlieren die Tiere auch auf verschiedenen Oberflächen nicht den Halt. Das Fachjournal „Naturwissenschaften – The Nature of Science“ von Springer berichtet jetzt online über die Messungen von James Bullock und Walter Federle von der University of Cambridge.

Drei Formen von Hafthaaren


Hafthaare oder Setae an den Füßen von Blattkäfern kommen in drei verschiedenen Formen vor, bei denen die Haarenden entweder zugespitzt, löffelförmig verbreitert oder scheibenförmig sind. Die Härchen sind in charakteristischen Mustern auf den Füßen der Käfer verteilt, was auf unterschiedliche biologische Funktionen eines jeden Haartyps hinweist.

Aufgrund ihrer geringen Größe – der Durchmesser der Haftköpfchen beträgt nur 1/200 Millimeter - konnten die Eigenschaften der einzelnen Haartypen bisher nicht genauer bestimmt werden. Bullock und Federle verwendeten nun eine feine Glaskapillare als Biegebalken, um die Haftkraft jedes einzelnen Haartyps zu messen. Zur Berechnung der zum Lösen eines einzelnen Haares erforderlichen Kraft wurde die Auslenkung der Kapillare durch ein Mikroskop beobachtet.


Scheibenförmige Haare haften am besten


Die Ergebnisse bei männlichen Käfern zeigen den Forschern zufolge, dass die scheibenförmigen Haare am stärksten hafteten, gefolgt von den löffelförmigen und zugespitzten Setae. Die scheibenförmigen Haare waren auch steifer als die beiden anderen Haartypen, wodurch das Haftorgan wahrscheinlich eine höhere Stabilität erhält, so die Forscher.

Bullock und Federle folgern nun, dass insbesondere die scheibenförmigen Haare den männlichen Käfern eine starke Haftung auf glatten Oberflächen ermöglichen. Diese Fähigkeit ist für die Männchen besonders während der Paarung wichtig, um sich während der Kopulation an den Weibchen festzuhalten. Die anderen Haartypen, die sich leichter ablösen lassen, helfen den Käfern nach Angaben der Wissenschaftler wahrscheinlich, ihre Füße schnell abzuheben, wenn sie kopfüber laufen.

Auf dem Weg zur Entwicklung bionischer Haftstrukturen


Bevor natürliche Haftstrukturen aus künstlichen Materialien nachgebaut werden können, ist aber ein noch besseres Verständnis ihrer genauen Funktion erforderlich. Die Forscher kommen zur Schlussfolgerung: „Die Frage, wie Haftkräfte einzelner Haare die Haftkraft eines ganzen Tiers bestimmen, ist weiterhin ungeklärt. Sie zu verstehen, ist eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung bionischer Haftstrukturen.“
(Naturwissenschaften – The Science of Nature - Springer, 06.04.2011 - DLO)
 
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