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Freitag, 01.07.2016
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Farbrätsel des stärksten Tieres der Welt gelöst

Feuchtigkeitsabhängiger Farbwechsel des Herkuleskäfers als Vorbild für intelligente Materialien

Das stärkste Tier der Welt kann nicht nur das 850fache seines Köpergewichts tragen, sondern obendrein auch noch seine Farbe ändern. Welchen physikalischen Trick der Herkuleskäfer dabei nutzt, haben Wissenschaftler jetzt enträtselt. Die im „New Journal of Physics“ veröffentlichten Erkenntnisse könnten bei der Entwicklung neuer intelligenter Materialien helfen.
Herkuleskäfer

Herkuleskäfer

Der in den Regenwäldern Südamerikas lebende Herkuleskäfer ist ein wahrer Riese – jedenfalls nach Käfermaßstäben. Bis zu 17 Zentimeter wird die größte Nashornkäferart lang. Ein Großteil davon wird allerdings durch das Horn eingenommen, das nur die Käfermännchen tragen. Neben seiner Größe ist es jedoch vor allem seine Stärke, der er seinen Namen verdankt. Doch all dessen noch nicht genug, gab der Käfer den Wissenschaftlern seit Jahren noch wegen einer anderen Eigenschaft Rätsel auf: Seiner Fähigkeit, die Farbe zu ändern.

Grün bei Trockenheit, schwarz bei Feuchte


Je nach Luftfeuchtigkeit wechselt die Farbe seiner gepanzerten Flügeldecken von grünlich zu schwarz. Je feuchter die Luft, desto dunkler färbt sich der Käfer. Aber wie? Und warum? Das haben Forscher der Universität von Namur in Belgien jetzt mithilfe moderner Bildgebungsverfahren untersucht. Mit einem Rasterelektronenmikroskop analysierten sie zunächst die Feinstruktur des Käferpanzers und nutzten dann ein Spektrophotometer, um zu erkunden, wie das Licht mit dieser Struktur interagiert.

Es zeigte sich, dass die vielfach durchbrochene Panzerstruktur unter trockenen Bedingungen das Licht mittels Interferenz so bricht, dass ein grünes Schimmern entsteht. In feuchter Atmosphäre jedoch dringt Wasser in die porösen Schichten ein und füllt die Zwischenräume auf. Dadurch wird die Interferenz gestört, der Panzer schluckt stattdessen das Licht komplett und erscheint schwarz.


Zweck des Farbwechsels noch ungeklärt


Das Rätsel des wie haben die Wissenschaftler damit zwar geklärt, nicht jedoch das des warum. Einige vermuten, dass der Farbwechsel eine Schutz- und Tarnungsfunktion haben könnte, schließlich ist es nachts von Vorteil, dunkel zu sein. Andere wiederum sehen die Dunkelfärbung eher als Methode, um die Wärmeabsorption in der Nacht zu verbessern.

„Das strukturelle Verhalten des Herkuleskäfers könnte eine wichtige Eigenschaft für intelligente Materialien sein”, erklärt Marie Rassart, Leiterin der Studie an der Universität von Namur. „Solche Materialien könnte beispielsweise als Feuchtigkeitssensoren eingesetzt werden. Das wäre nützlich um die Luftfeuchtigkeit zum Beispiel in Lebensmittelfabriken zu kontrollieren.“
(Universität Namur, 11.03.2008 - NPO)