Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Waldbrandsensor nach Vorbild der Natur

27.07.2004


Feuerwehrleute wünschen sie sich schon lange: Kostengünstige und hochempfindliche Infrarotsensoren, die große Waldgebiete automatisch überwachen und im Falle eines Brandes rechtzeitig warnen. Zoologen der Universität Bonn sind diesem Ziel einen Schritt näher gekommen: Sie haben einen Waldbrandsensor konstruiert, der zwar noch nicht so empfindlich ist wie handelsübliche Infrarotdetektoren, dafür aber kostengünstiger hergestellt werden könnte. Das bisher in Natur und Technik unbekannte Messprinzip haben sie dabei einem kleinen Insekt abgeschaut: dem Schwarzen Kiefernprachtkäfer, der im Holz frisch verbrannter Bäume seine Eier ablegt und Waldbrände angeblich noch aus 80 Kilometern Entfernung entdecken kann. Die Biologen wollen ihr kleines Vorbild nun vermessen, um zu sehen, wo die Grenzen des neuen Messprinzips liegen.


Noch ist der Sensor-Prototyp groß und nicht ganz so empfindlich wie bereits erhältliche Modelle. Die Wissenschaftler bescheinigen ihm aber enormes Potenzial.


Schwarzer Kiefernprachtkäfer auf verbrannter Kiefernrinde (Foto: Helmut Schmitz / Uni Bonn)



Der Schwarze Kiefernprachtkäfer fliegt auf verbranntes Holz: Unmittelbar nach Waldbränden laufen die Weibchen auf den Bäumen umher und legen in der verkohlten Rinde ihre Eier ab. Da viele andere Insektenarten eine frische Brandfläche meiden, können sich die Prachtkäfer-Larven dort weitgehend unbehelligt von Konkurrenz entwickeln. Ihren "Sinn für’s Brenzlige" verdanken die erwachsenen Insekten einem pfiffigen Sinnesorgan auf ihrer Unterseite: Dort sitzen zahlreiche Sensoren, die gerade für die Infrarot- ("IR") Strahlung eines Waldbrandes außerordentlich empfindlich sind.



"Interessanterweise handelt es sich bei diesen Infrarotfühlern um abgewandelte Mechanosensoren", erklärt der Bonner Zoologe Dr. Helmut Schmitz, "das ist eine völlig neuartige Messmethode für IR-Strahlung." Der fingerförmige Fortsatz eines einzelnen Mechanorezeptors steckt dabei in einer winzigen Kugel aus "Kutikula" - dem Material, aus dem auch der Insektenpanzer besteht. Die Kutikula-Kugel umfasst den druckempfindlichen "Finger" wie eine Klammer. "Die Kutikula unseres Kiefernprachtkäfers absorbiert nun besonders gut Wärmestrahlung von etwa drei Mikrometern Wellenlänge - das ist genau die Strahlung, die typischerweise bei einem saftigen Waldbrand frei wird. Bei einem Feuer erwärmt sich daher die Kugel, dehnt sich aus und erregt so direkt den Mechanorezeptor", so der Privatdozent. Da die Atmosphäre für Infrarotlicht in diesem Wellenlängenbereich durchlässig ist, können die Insekten potenzielle Brutplätze auf weite Distanzen wahrnehmen.

Zusammen mit seinem Doktoranden Martin Müller hat Schmitz den Sensor mit einfachsten Mitteln nachgebaut. An die Stelle der Kutikula-Kugel tritt in der Kopie ein Polyethylen-Plättchen. Polyethylen absorbiert Infrarotstrahlung in einem ähnlichen Bereich wie die Kutikula und dehnt sich dabei ebenfalls aus. Diese Ausdehnung messen die Wissenschaftler. "Das Ganze funktioniert schon ziemlich gut, wenn auch handelsübliche IR-Sensoren noch um den Faktor 100 besser sind", sagt Schmitz, ist aber überzeugt: "Wir befinden uns mit unserem einfachen Prototypen erst am Anfang dessen, was möglich ist." Zurzeit sucht der Zoologe nach Industriepartnern, um seinen Sensor genau zu spezifizieren und weiter zu vervollkommnen.

Um zu prüfen, wo die Grenzen des Messprinzips liegen, will er zudem das biologische Vorbild genau vermessen. "In der Literatur gibt es Hinweise, dass der Schwarze Kiefernprachtkäfer Waldbrände noch aus 80 Kilometern Entfernung aufgespürt haben soll; diese Angaben sind aber noch nie geprüft worden und daher auch nicht seriös." Die Käfer sollen aber erst der Anfang sein: "Unser Ziel ist es, bei allen bekannten infrarotsensitiven Tieren zu testen, wie empfindlich ihr Sinn für Wärmestrahlung ist." Allerdings scheint diese Gabe im Tierreich nicht sehr weit verbreitet zu sein: Bislang weiß man - abgesehen von drei verschiedenen Käferarten - nur von Grubenottern und Riesenschlangen, dass sie über echte IR-Sinnesorgane verfügen. Seit Anfang vergangenen Jahres arbeitet mit Dr. Guido Westhoff auch ein Schlangenexperte am Bonner Institut für Zoologie und untersucht in einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekt den Wärmesinn der Reptilien. So sind - weltweit einmalig - alle bisher bekannten IR-sensitiven Tiere unter dem Dach eines Institutes vereint.

Kontakt:
Privatdozent Dr. Helmut Schmitz
Institut für Zoologie der Universität Bonn
Telefon: 0228/73-2071
E-Mail: h.schmitz@uni-bonn.de

Frank Luerweg | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de/Aktuelles/Presseinformationen/2004/342.html

Weitere Berichte zu: Insekt Kiefernprachtkäfer Sensor Waldbrandsensor Zoologe

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie