Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit fließenden Füßen der Schwerkraft trotzen

03.06.2008
Warum Käfer an der Decke laufen können
RUB-Physiker beobachten Insektenfüße unterm Röntgenmikroskop

"Fließende" Härchen an den Füßen ermöglichen es Käfern, an der Decke zu laufen. Das haben Forscher um Dr. Thomas Eimüller (Leiter der DFG Nachwuchsgruppe "Magnetische Mikroskopie" am Sonderforschungsbereich 491 "Magnetische Heteroschichten" der Ruhr-Universität) mittels Röntgenmikroskopie erstmals beobachten können.

Sie stellten fest, dass sich die flachen Enden der vielen Tausend winzigen Härchen, aus denen das Insektenbein besteht, beim Kontakt mit der Oberfläche wie eine zähe Flüssigkeit verhalten. Dieses viskoelastische Fließen vergrößert die wirksame Kontaktfläche und ermöglicht so eine hohe Haltekraft, die das Körpergewicht übertrifft und das Tier an der Decke hält. Über ihre Arbeiten berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe von Journal of Experimental Biology.

Eine alte Frage

... mehr zu:
»Insekt

Schon Aristoteles wunderte sich über die Fähigkeit von Insekten, an der Decke zu laufen. Als Ursachen wurden Haken, Saugnäpfe oder klebrige Flüssigkeiten vermutet. In jüngerer Zeit widerlegten systematische Untersuchungen diese Hypothesen. Vielmehr zeigte sich, dass ein Insektenfuß aus tausenden von feinen, mikrometerkleinen Härchen besteht, die über Adhäsionskräfte an der Oberfläche haften. Das Unterteilen der Kontaktfläche in sehr viele Einzelkontakte ist dabei ein wirksames Prinzip zum Erreichen hoher Haltekräfte. Eine Fliege etwa besitzt mehr als 5000 Hafthärchen. Je schwerer das Tier, desto zahlreicher und feiner sind die Haare. So verfügen Geckos über etwa 500 000 feinste Härchen mit Abmessungen von nur 0,2 bis 0,5 Mikrometern.

Eine neue Technik

Mit bisherigen Techniken wie der Elektronenmikroskopie war es jedoch nicht möglich, die feinen Hafthaare im frischen Kontakt mit dem Untergrund zu studieren, da man die Proben trocknen und im Vakuum untersuchen musste. Der Physiker Dr. Thomas Eimüller suchte daher zusammen mit dem Biologen Dr. Stanislav Gorb vom Max-Plank-Institut für Metallforschung in Stuttgart, nach einer neuen Abbildungstechnik. Mit einem Röntgenmikroskop des Synchrotronstrahlungslabors BESSY II in Berlin und der Hilfe des dort arbeitenden Physikers Dr. Peter Guttmann gelang es ihnen, Insektenhaare im frischen Kontakt mit einer Auflösung von ca. 30 nm zu studieren. Die Insektenhärchen wurden dazu in Kontakt mit einer sehr dünnen Folie gebracht, die für Röntgenstrahlung durchlässig ist. "Diese Methode ermöglicht es, Materialdicken nanometergenau zu vermessen", erklärt Dr. Eimüller.

Von Käfern lernen

Die Forscher fanden bei den Hafthärchen von Fliegen und Käfern ein viskoelastisches Fließen der Haarenden vor. Diese vergrößerten sich beim Kontakt mit der Oberfläche wie eine zähe Flüssigkeit. Die Insekten erreichen damit sowohl eine Anpassung an die Rauhigkeit der Oberfläche als auch ein Vergrößern der wirksamen Kontaktfläche. Beides steigert die Haltekraft. Zum Abheben der Füße müssen die Insekten deswegen einen Kniff benutzen: Sie ziehen die Hafthärchen vermutlich von der Seite her ab, wie man einen Streifen Klebeband abzieht. "Von diesen Tricks, die Käfer seit Millionen von Jahren nutzen, können wir heute lernen", meint Dr. Eimüller. Das Ziel der Zusammenarbeit mit den Stuttgarter Biologen ist die Entwicklung von Polymerhaftfolien, die auf den Prinzipien der Insektenhaftung beruhen. "Der Traum, wie Spiderman an den Wänden von Hochhäusern zu kleben, rückt mit den neuen Erkenntnissen ein Stück näher."

Titelaufnahme

T. Eimüller, P. Guttmann, S. N. Gorb: Terminal Contact Elements of Insect Attachment Devices Studied by Transmission X-ray Microscopy, The Journal of Experimental Biology 211, 1958-1963 (2008)

Weitere Informationen

Dr. Thomas Eimüller, Fakultät für Physik und Astronomie der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-23648, E-Mail: thomas.eimueller@rub.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Weitere Berichte zu: Insekt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers
28.04.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Forschungsteam entdeckt Mechanismus zur Aktivierung der Reproduktion bei Pflanzen
28.04.2017 | Universität Hamburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie