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Umwelt+Natur

Ameisen im kühlenden Silbermantel

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Blick auf den silbrigen Pelz von Cataglyphis bombycina. Credit: Norman Nan Shi and Nanfang Yu, Columbia Engineering
Sie sausen in der Mittagssonne über den bis zu 70 Grad heißen Wüstenboden: Wie die Silberameisen der Sahara dies aushalten, haben Forscher nun aufgeklärt: Die glänzenden Krabbler besitzen demnach ein spezielles Haarkleid, das eine doppelte thermoregulatorische Wirkung erzielt. Die Haare reflektieren perfekt die heiße Wüstensonne und geben gleichzeitig intensiv Wärmestrahlung ab. Dieses raffinierte Naturpatent könnte nun zur Entwicklung neuartiger Kühlmaterialien führen, sagen die Forscher.

Silberameisen haben weder Konkurrenten noch Fressfeinde zu fürchten: Wenn sich die anderen Tiere der Sahara vor der Mittagsglut in der Wüste in Sicherheit bringen, jagen die hitzeresistenten Insekten über den flimmernden Boden auf der Suche nach toten Insekten. Diese beeindruckende Fähigkeit weckte das Interesse der Forscher um Norman Nan Shi von der Columbia University. Es lag nahe, dass der Hitzeschutz mit dem silbrigen Äußeren der Ameisen zu tun hat – auf welche Weise, haben die Forscher nun aufgedeckt.

Doppelter Kühleffekt

Elektronenmikroskopische Aufnahmen offenbarten, dass der glänzende Überzug aus feinen dreikantigen, nach außen spitz zulaufenden Haaren besteht. Sie verleihen der Oberfläche spektakuläre Eigenschaften, zeigten weitere Untersuchungen der Forscher: Die Haare reflektieren intensiv das Sonnenlicht und verhindern damit, dass sich das Insekt aufheizt. Das silbrige Haarkleid wirkt dadurch sozusagen wie ein Hitzeschild.

Doch der glänzende Pelz besitzt noch einen zweiten coolen Effekt: Im ferneren Infrarotbereich erhöhen die Haare die Strahlungstransmission der Körperoberfläche. Damit wirkt das System doppelt als thermoregulatorischer Umhang: Es verringert die Aufwärmung des Körpers durch Strahlungsreflexion in dem Spektralbereich, in dem die Sonne ihre stärkste Wirkung entfaltet und erleichtert im Infrarotbereich die Wärmeabgabe in kühlere Umgebung.

Beide Effekte tragen etwa gleichermaßen zum gesamten Kühleffekt bei, berichten die Forscher. Wenn sie die Häärchen künstlich entfernten, wurde das Ausmaß deutlich: „Rasierte“ Ameisen heizten sich um fünf bis zehn Grad mehr auf als ihre Kollegen im silbrigen Hitzeschutzanzug. „Die Tatsache, dass das Haarkleid der Silberameisen elektromagnetische Wellen über eine so breite Palette beeinflussen kann, zeigt uns, wie komplex die Funktionen von solch scheinbar einfachen biologischen Strukturen sein können“, so Nan Shi.

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Vorbild für neuartiger Kühlmaterialien

Die Forscher planen nun, das Konzept der Silberameisen für den Menschen nutzbar zu machen: „Die Entwicklung von Kühlflächen scheinen damit möglich, die hohe Reflektivität im Sonnenspektrum aufweisen und gleichzeitig eine hohe Effizienz bei der Wärmestrahlung besitzen“, resümiert Yu. „Für Fahrzeuge, Gebäude, Maschinen und sogar Kleidung könnte dies geeignet sein“, so der Forscher. Kurzum: Für die raffinierten technischen Entwicklungen des Menschen könnte wieder einmal die Natur Pate stehen.

Originalarbeit der Forscher:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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