16.08.2014, 11:17 Uhr | 1 |

Rätsel ist gelöst Geckos lösen ihre Füße durch Winkelveränderung der Hafthärchen

Geckos müssen den Winkel ihrer Hafthaare nur minimal verändern, um sich von der Oberfläche zu lösen. Das haben US-Forscher herausgefunden, die dem Lösemechanismus der Füße auf die Schliche kommen wollten. Sie fanden auch einen Nebeneffekt: Die Geckos gewinnen beim Loslösen Energie.

Der Geckofuß löst sich durch eine Winkelveränderung der Hafthärchen vom Untergrund
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Wenn der Gecko den Winkel der Hafthaare nur einen kleinen Tick verändert, schaltet sich die Haftkraft wieder aus und das Tier kann die Füße federleicht nach vorne setzen. Wie eine zurückschnellende Feder geben ihm die Härchen beim Loslösen zudem Energie.

Foto: Oregon State University

Schon der Philosoph Aristoteles hat sich darüber den Kopf zerbrochen, wie Geckos mühelos die Schwerkraft überlisten. Heute wissen Forscher, dass die kleinen Echsen sogar an der Decke laufen können, weil sie ein ausgeklügeltes System hierarchisch gegliederter Hafthaare an ihren Füßen haben. Mit den sogenannten Van-der-Waals-Kräften halten sich die Tiere durch schwache intermolekulare Kräfte zwischen der Oberfläche und den Härchen fest.

Das Haften ist die eine Sache, die andere nicht minder wichtige ist das schnelle Loslassen. Denn nur, wenn die Füße reibungslos hin- und herschalten, kann die kleine Echse flitzen. Wie die Tiere diesen Wechsel steuern, damit haben sich US-Forscher von der Oregon State University beschäftigt.

Gecko muss Winkel der Hafthärchen nur minimal verändern

Mit Hilfe eines mathematischen Modells sind die Ingenieure dem raffinierten physikalischen System auf die Schliche gekommen. „Geckofüße sind von Natur aus eigentlich nicht haftend. Erst ein simpler, aber genialer Mechanismus erlaubt es dem Gecko, zwischen Haften und Nichthaften hin- und her zu wechseln“, erklärt Forscher Alex Greaney.

Der Gecko berührt den Untergrund mit seinen winzigen Härchen in einem bestimmten Winkel. Er kann seine Hafthärchen gezielt minimal verändern und sozusagen flexibel ausfahren, so dass eine asymmetrische Haftfläche gebildet wird. Wobei das eigentliche Anschalten der Haftung über eine winzige Scherkraft in Gang gesetzt wird. Wenn der Gecko den Winkel nur einen kleinen Tick verändert, schaltet sich die Haftkraft wieder aus und das Tier kann die Füße federleicht nach vorne setzen.

Bewegung ist auch Energiequelle für die Echsen

Und beim Loslassen passiert noch mehr: Beim Springen zum Beispiel können die Hafthaare dem Tier eine Art Zusatzschub geben – so wie eine Feder, die zurückschnellt. Von diesem Prinzip ist auch sein Entdecker Alex Greaney begeistert: „Eine der wirklich coolen Dinge ist, dass die Hafthaare des Geckos eine große Menge an Energie absorbieren können, diese aber auch wieder freisetzen.“ Unterm Strich ist ein Gecko so fit, dass er bis zu 20 Körperlängen pro Sekunde zurücklegen kann. Und seine Härchen halten das 50-fache seines Körpergewichts fest, wenn er kopfüber von der Decke hängt.

In Zukunft wollen die Ingenieure erforschen, inwieweit ihre Erkenntnisse über das Gecko-Prinzip praxistauglich sind. Denkbar ist, dass sie bei der Herstellung von besserem Klebstoff, bei der Fertigung von Robotern oder beim künstlichen Hüftersatz für Menschen weiterhelfen.

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Von Lisa von Prondzinski
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kommentare
26.08.2014, 11:43 Uhr Progetti
Van der Waals- Kräfte sind nicht Erklärung genug für dieses Phänomen. Viel mehr spielen elektrostatische Ladungsverschiebungen ausgelöst durch das Nervensystem des Tieres eine tragende Rolle: Endorganellen des motorischen Nervensystems zeigen zuerst längsorientiert eine Ladungsverschiebung, welche dann eine elektrostatische Orientierung im Zielmaterial auslöst. Ebenso wird der On- Off- Mechanismus durch das Nervensystem gesteuert. Die Hafthaare dienen der Oberflächenvergrößerung zur Übertragung der elektrostatischen Kräfte (siehe auch Kapazitätsmechanismus beim Superkondensator!).
Eine Versuchsfläche zum Nachweis müsste eine Vielzahl von kleinen elektrostatischen Sensoren enthalten!

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