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Umwelt+Natur

Raffiniertes Natur-Patent

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Kopfpartie eines Makohais (Isurus oxyrinchus). Credit: P. Motta/Univ. South Florida
Forscher sind dem Geheimnis der Wendigkeit eines der schnellsten Fische der Welt auf die Spur gekommen: Der Makohai kann mit Hilfe spezieller Schuppen auf seinen Körperseiten besonders effektvoll die Richtung ändern. Mit den winzigen, zahnartigen Strukturen beeinflussen die Raubfische die so genannte Strömungsablösung. Dieses Phänomen ist auch aus der Luftfahrttechnik bekannt: Objekte verursachen in der Luft oder im Wasser Wirbel, die Geschwindigkeit und Stabilität beeinflussen. Dieses System macht sich der Makohai für seine Schwimmmanöver zu Nutze, wie die genauen Untersuchungen seiner Hautstruktur nahelegen. Über ihre Studie berichten die Forscher um Amy Lang von der University of Alabama in Birmingham auf dem jährlichen Treffen der American Physical Society Division of Fluid Dynamics in Long Beach, Kalifornien.

„Wenn man sich die Oberflächen von Tieren genau betrachtet, stellt man fest, dass sie keineswegs glatt sind – sie haben Strukturen“, sagt Amy Lang. Diese Eigenschaften erzeugen Strömungseigenschaften, die beispielsweise weniger Reibung hervorrufen und damit Energie sparen. Auch der Mensch macht sich dieses Prinzip zu Nutze: „Beispielsweise besitzt ein Golfball kleine Dellen auf seiner Oberfläche, damit er weiter fliegt“, erläutert Lang.

Ähnlich beim Makohai: Der gesamte Körper des Fisches ist mit zahnartigen Schuppen bedeckt, die eine Länge von etwa 0,2 Millimetern besitzen. An den Seiten, hinter den Kiemen des Fisches haben die Schuppen allerdings eine ungewöhnliche Struktur im Vergleich zu anderen Stellen des Körpers, wie die Forscher herausfanden. Hier sind die Zähnchen an ihrer Spitze etwas dicker als an der Basis. Dadurch erhöhe sich die Flexibilität im Wasserstrom: Bis zu 60 Grad kann der obere Teil der Schuppe sich dadurch abwinkeln. Wenn der Fisch eine Seitwärtsbewegung schwimmt, entstehen dadurch besondere Strömungseigenschaften, die ihm optimale Wendigkeit verschaffen, schließen die Wissenschaftler aus ihren Analysen.

Dieses System wollen sie nun in weiteren Untersuchungen genauer entschlüsseln. Auch im Hinblick auf technische Anwendungen sehen sie dabei Perspektiven: „Dieses Vorbild der Natur könnte die Entwicklung von Flugzeugen, Helikoptern, oder Windturbinen voranbringen“, sagt Lang.

Die Evolution hat den Makohai mit diesem Prinzip offenbar bereits zu einem Erfolgsmodell gemacht: Die bis zu vier Meter langen Haie sind in allen Meeren der Erde beheimatet. Sie erreichen Geschwindigkeiten von fast 50 Kilometern pro Stunde und zählen damit zu den schnellsten Fischarten. Sie sind auch eine der wenigen Haiarten, die Sprünge vollführen, wobei sie bis über 6 Meter Höhe erreichen.

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Amy Lang (University of Alabama in Birmingham) et al.: Treffen der American Physical Society Division of Fluid Dynamics dapd/wissenschaft.de ? Martin Vieweg
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