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Biomaterialien: Farbwechsel beim Herkuleskäfer aufgeklärt

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Dynastes hercules | Der Herkuleskäfers (Dynastes hercules) – heute mal in schwarz
Der Panzer des Herkuleskäfers (Dynastes hercules) ist im trockenen Zustand khaki-grün, während er unter hoher Luftfeuchtigkeit eine schwarze Farbe annimmt. Forscher fanden nun heraus, dass dieser Mechanismus auf die komplexe Struktur der Flügeldecke zurückgeht.

Mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops untersuchten Marie Rassart und ihre Kollegen von der Universität Namur in Belgien zunächst den Aufbau des Käferpanzers. Drei Mikrometer unterhalb der Oberfläche stießen sie auf eine Schicht, die aus einem Netzwerk aus faserähnlichen Fäden besteht. Diese sind parallel zum Panzer ausgerichtet und stützen senkrecht stehende, zylinderförmige Säulen.

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Herkuleskäfer-Panzer | Der Panzer des Herkuleskäfers (Dynastes hercules) unter dem Rasterelektronenmikroskop: Die obere Wachsschicht hat Risse, sodass Wasser eindringen kann. Ein Teil von ihr wurde entfernt und gibt die komplexe, darunter liegende Struktur frei.
Mit einem Spektralfotometer analysierten sie dann, wie das Licht mit dieser porösen Schicht in Wechselwirkung tritt. Demach entsteht die grünliche Färbung durch Interferenz: Trifft Licht auf diese Ebene des Panzers, wird es gestreut und überlagert sich mit der einfallenden Strahlung. Sickert allerdings Wasser durch die obere Wachsschicht, wird das Licht nicht mehr zurückgestreut, und die Interferenz verschwindet – die Flügeldecke absorbiert das Licht und erscheint schwarz.

Warum der Käfer sein Aussehen verändert, ist bislang noch nicht verstanden. Einige Wissenschaftler vermuten, dass die schwarze Farbe als Tarnung in der Nacht dient, denn zu dieser Zeit steigt die Luftfeuchtigkeit. Andere schlagen als Grund hingegen die begünstigte Absorption von Wärme in der Nacht vor.

Die beim Herkuleskäfer beobachteten Eigenschaften könnten bei der Entwickelung von so genannten intelligenten Materialien helfen. So stellen sich die Forscher beispielsweise Feuchtigkeitssensoren nach Vorbild des Insekts vor. (mp)
13.03.2008

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 13.03.2008

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