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 steiferes Material, um das hohle Acetabulum zu kopieren.
Abhandlung: “Structure and mechanical properties of Octopus vulgaris suckers” von Francesca Tramacere, Alexander Kovalev, Thomas Kleinteich, Stanislav N. Gorb und Barbara Mazzolai
Quelle: http://royalsociety.org/news/2013/secrets-octopus-suckers/
(THK)
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