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Nachgefragt Umwelt+Natur

Warum drehen sich Spinnen nicht am Faden?

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Der Spinnfaden bremst die Drehung aus. (Foto: Ifness/iStock)
Gespenstisch souverän gleiten sie an ihrem „feinen Seil“ von der Zimmerdecke bis zum Boden – Spinnen drehen sich nicht unkontrolliert wie andere Gewichte an einem dünnen Faden. Warum können sie sich so stabil abseilen? Auf diese Frage haben Forscher nun eine Antwort gefunden: Spinnenseide hat eine erstaunliche Fähigkeit, der Verdrehung zu widerstehen. Torsionsenergie, die ansonsten die Spinne in wilde Drehung versetzen würde, zerstreut sich schnell in der Spinnenseide, berichten die Forscher.

Die faszinierenden Eigenschaften von Spinnenseide standen schon häufig im Fokus der Forschung – doch dabei ging es bisher meist um die extreme Reißfestigkeit. Um nun den Geheimnissen der Drehresistenz auf die Spur zu kommen, führten die Forscher aus China und Großbritannien Experimente mit Fäden von großen Arten der Radnetzspinnen durch. Sie spannten die gesammelten Stränge dazu in eine Versuchsapparatur, in der die Seide unter kontrollierten Bedingungen verdreht werden konnte. Dabei nahm eine Hochgeschwindigkeitskamera die Effekte über Hunderte von Zyklen hinweg detailliert auf.

Leichte Verformung mit Bremseffekt

Es zeigte sich: Im Gegensatz zu synthetischen Fasern und Metallen verformt sich Spinnenseide bei der Verdrehung leicht. Dadurch werden mehr als 75 Prozent der Torsionsenergie im Faden freigesetzt und zerstreut, berichten die Forscher. Auf diese Weise wird ein Dreheffekt schnell ausgebremst und die Spinne verfällt nicht in einen taumelden Tanz am Faden.

Das Team vermutet, dass diese ungewöhnliche Eigenschaft mit der komplexen physikalischen Struktur der Seide verknüpft ist. „Spinnenseide unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von anderen Materialien“, betont Co-Autor Dabiao Liu von der Huazhong Universität für Wissenschaft und Technologie in Wuhan, China. Sie besteht aus einem Kern aus sogenannten Fibrillen, umhüllt von einer Art Haut. Jede Fibrille besitzt wiederum Segmente von Bausteinen, die wie Blätter strukturiert sind. Die Forscher vermuten, dass die Verdrehung dazu führt, dass sich diese Blätter elastisch ausdehnen und sich in ihnen Wasserstoffbrücken verketten. Dies könnte zu dem Anti-Dreh-Effekt führen.

Dieser Spur wollen die Forscher nun weiter nachgehen. „Es ist noch viel Forschungsarbeit  nötig“, sagt Co-Autor David Dunstan von der Queen Mary University in London. Ihre Forschung ist keineswegs nur aus biologischer Sicht interessant, sondern sogar mehr noch aus technischer: „Wenn wir verstanden haben, wie Spinnenseide funktioniert, dann könnten wir vielleicht die Eigenschaften in unsere eigenen synthetischen Seile einbauen“, sagt Dunstan. Informationen darüber, wie Spinnenseide dem Drehen widersteht, könnten beispielsweise in Entwicklung von Geigensaiten, Helikopter-Rettungsleitern und Fallschirmschnüren einfließen, sagen die Wissenschaftler.

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Quelle:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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