“Er ist es, Der vom Himmel Wasser herabkommen läßt; davon habt ihr zu trinken, und davon (wachsen) Bäume, unter denen ihr (euer Vieh) frei weiden laßt.
Er läßt euch damit Getreide wachsen, und Ölbäume, Palmen, Rebstöcke und von allen Früchten. Darin ist wahrlich ein Zeichen für Leute, die nachdenken.”(16:10-11)
„Wir werden sie Unsere Zeichen überall auf Erden und an ihnen selbst sehen lassen, damit ihnen deutlich wird, daß es die Wahrheit ist…“.(49:53)
“Und die Sonne eilt dem ihr gesetzten Ziel zu. Das ist die Anordnung des Erhabenen, des Allwissenden.”36|38|
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Wie die Fangarme der Tintenfische die moderne Technik bereichern
Von Monika Niehaus-Osterloh
Was haben Tintenfische und Handtuchhalter gemeinsam? Nun, sie haften eisern an ihrer Unterlage und nutzen dabei das Saugnapfprinzip. Das Prinzip ist so genial einfach, daß es in Natur und Technik weite Verbreitung gefunden hat.
Sucht man in der Natur nach Saugnäpfen, so gleicht dies einem Streifzug durchs Tierreich. Es gibt sie in allen Formen und Variationen: mikroskopisch kleine Saugtentakel bei einzelligen Suktorien, Saugfüßchen bei Seeigeln und Seesternen, Mund- und Bauchsaugnäpfe bei Saugwürmern, Sauggruben bei Bandwürmern, Mund- und „Schwanz“ saugnapf bei Egeln, Haftfüße bei Schnecken, Bauchscheiben bei Gelbrandkäfern, Saugmäuler bei Fischen, Saugzehen bei Fröschen, Saugnäpfe bei Tintenfischen… die Liste ist keineswegs vollständig.
Saugnäpfe sind heute aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken: Handtuchhalter, die an jeder Kachel haften, gummifüßige Küchenmaschinen, die sich per Hebelumlegen am Tisch fixieren lassen, unverrutschbare Seifenschalen, Vakuumheber, Saugelektroden, kletternde Roboter – die Anwendungsmöglichkeiten des Saugnapfprinzips sind schier unbegrenzt.
Das Geheimnis, das dahinter steht, heißt Unterdruck. In der Kammer, die von Saugnapf und Unterlage gebildet wird, muß ein Druckgefälle erzeugt werden, so daß der Druck auf der Innenseite niedriger ist als außen. Diese Druckdifferenz ist es, die den Saugnapf auf die Unterlage preßt und dort festhält. Und – was nicht weniger wichtig ist – ihn wieder freigibt, sobald es zu einem Druckausgleich zwischen innen und außen kommt. Das Raffinierte dabei ist, daß diese Art der Anheftung an Land genauso gut funktioniert wie im Wasser.
Die entscheidende Rolle spielen bei den Tieren Muskeln, die an einem beweglichen Polster am Grunde des Saugnapfes ansetzen, das als „Saugstempel“ beim Zurückziehen einen Unterdruck aufbaut (zusätzlich wird der Napf beim Blutegel mit Drüsensekret abgedichtet; auch der Handtuchhalter haftet besser, wenn man zuvor auf die Innenfläche spuckt).
Das hört sich einfach an, ist aber technisch gar nicht so leicht zu realisieren: Erstens haben industriell gefertigte Näpfe bekanntlich keine Muskeln; der Unterdruck muß also auf anderem Wege erzeugt werden. Zweitens braucht man ein elastisches Material, das nach Aufhebung des Unterdrucks wieder in seine ursprüngliche Form „zurückfedert“.
Frühe Bioniker haben sich daher biologischer Saugnäpfe bedient, ohne deren rechtmäßige Besitzer (der tatsächliche Eigentümer ist natürlich Allah) um Erlaubnis zu fragen: Schiffshalter, eine Fischart, die sich an großen Meerestieren festsaugt und mitschleppen läßt (Biologen bezeichnen solches Schwarzfahren als Phoresie), wurden an die Leine gelegt, um Meeresschildkröten zu fangen. Und im Mittelmeer fischte man ehedem nach dem gleichen Prinzip mit Kraken.
Apropos Kraken – Tintenfische sind sozusagen die Personifikation des Saugnapfprinzips. Während sich die meisten Tiere mit ein bis zwei Näpfen zufriedengeben, bringen sie es spielend auf mehrere tausend. Dabei sind die Saugnäpfe von achtarmigen Tintenfischen, den Kraken, recht einfach; sie sitzen breit auf den Armen auf und sind glatt wie Schröpfköpfe.
Eine neue Forschungsarbeit untersucht, wie die Saugnäpfe Oktopoden dabei helfen, sich an Oberflächen festzuhalten, und erforscht, wie künstliche, saugnapfähnliche Materialien im Vergleich dastehen. Sie wurde am 27. November 2013 im Journal Interface der Royal Society veröffentlicht.
Das Team unter Leitung von Dr. Francesca Tramacere hat die Morphologie und die mechanischen Eigenschaften charakteristischer Saugnäpfe analysiert. Die Wissenschaftler hoffen, dass sie durch die Feststellung der Eigenschaften dieser klebenden Saugnäpfe eine neue Generation von haftenden Geräten inspirieren können. Der Oktopus sei ein “Wahrzeichen der weichen Robotik”, sagte das Team vom Instituto Italiano di Technologia. Ohne feste Struktur können sich die Arme von Oktopoden in alle Richtungen biegen, sich rasch verlängern und ihre Steifheit verändern.
Die morphologischen Eigenschaften dieser biegsamen und dehnbaren Gliedmaßen wurden von Biomimikry-Experten nachgebildet, aber in den vergangenen Jahren rückten Oktopus-Saugnäpfe ins Rampenlicht. Jeder Arm besitzt zwei Reihen Saugnäpfe mit Größen zwischen wenigen Millimetern und ein paar Zentimetern und kann mit minimalem Energieverbrauch nasse, nicht-poröse Oberflächen festhalten. Die Nachbildung der Eigenschaften von Oktopus-Saugnäpfen könnte der Biotechnologie ermöglichen, diese beeindruckenden Fähigkeiten zu kopieren.
Das Team hinter dieser Forschungsarbeit untersuchte die Morphologie und die mechanischen Eigenschaften der beiden Komponenten der Saugnäpfe: dem Acetabulum (der ringförmige, obere Teil des Saugnapfes) und dem Infundibulum (dem unteren Teil, der beim Griff des Oktopus den Kontakt mit Oberflächen herstellt). Mit einem Micro-CT-Scanner analysierten die Forscher die Oberflächen der Saugnäpfe. Das Acetabulum war recht glatt, während das Infundibulum von Rillen durchzogen war, die den vom Acetabulum erzeugten Unterdruck über die gesamte Oberfläche des Infundibulums verteilten. Das unterstützt die Saugwirkung und hilft Oktopoden, Oberflächen festzuhalten – selbst wenn sie nass sind.
Das Team maß ebenfalls die mechanischen Eigenschaften der Oktopus-Saugnäpfe. Die Wissenschaftler stellten fest, dass das Gewebe, aus dem die Saugnäpfe bestehen, eines der weichsten biologischen Materialien ist – so weich wie das Gallert von Quallen. Das Team vermutet, die Weichheit des Gewebes, insbesondere das des Infundibulums, sorgt dafür, dass sich die Saugnäpfe eng an die Oberflächen anschließen und sich deren Formen anpassen können, um eine wasserdichte Versiegelung zu erzeugen.
Die Forscher verglichen ihre Ergebnisse mit aktuellen Materialien, die zur Nachbildung von Oktopus-Saugnäpfen verwendet werden. Sie stellten fest, dass künstliche Saugnäpfe aus weichen Materialien bestehen, die nicht die gerillte Textur des Infundibulums imitierten. Sie schlussfolgerten, dass zwei Materialtypen benötigt werden, um die Eigenschaften von Oktopus-Saugnäpfen wirklichkeitsgetreu nachzubilden: ein weiches Material zur Imitation des Infundibulums und ein elastischeres und etwas
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„Dies ist Allahs Schöpfung. Zeigt mir nun, was andere außer Ihm geschaffen haben.“ (11:31)
„…So sei denn Allah gepriesen, der beste Schöpfer.“(35:14)
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„…So sei denn Allah gepriesen, der beste Schöpfer.“(35:14)