Direkt zum Inhalt

Biophysik: Verhindern Grübchen das Versinken von Wasserläufern?

Wasserläufer
Winzige, mit Luft gefüllte Grübchen in den feinen Borsten an den Füßen von Wasserläufern sollen deren Benetzung verhindern, weshalb die Tiere unter Ausnutzung der Oberflächenspannung auf dem Wasser ruhen und laufen können, behaupten chinesische Wissenschaftler. Bisher gingen Forscher davon aus, dass ein Wachsüberzug die wasserabweisende Wirkung hervorruft. Xuefeng Gao und Lei Jiang vom Nationalen Zentrum für Nanoforschung und Nanotechnologie in Peking konnten jedoch nachweisen, dass der Effekt des Wachses nicht ausreichen würde, die schnellen Bewegungen der Tiere zu ermöglichen.

Bild | Wasserläuferfüße können maximal bis zu 4,4 Millimeter einsinken, bevor sie die Wasseroberfläche durchbrechen (oben). Ein Wassertropfen auf einem Fuß bildet einen Kontaktwinkel von etwa 167 Grad aus (kleiner Bildausschnitt).
Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen des Fußes zeigen zahlreiche feine Härchen (Mitte), die winzige Grübchen tragen (unten).
Die Wissenschaftler maßen, dass ein Wasserläuferfuß etwa 4,4 Millimeter tief in eine Wasseroberfläche einsinken kann, bevor er sie letztlich durchstößt. Auf einem einzigen Bein kann damit das bis zu 15fache Körpergewicht lasten, wobei dann etwa die 300fache Wassermenge des eingesunkenen Fußvolumens verdrängt wird. Die Forscher ermittelten auch den Kontaktwinkel des Systems aus Wasser, Wachsüberzug und Luft, der ausdrückt, wie gut sich eine Oberfläche benetzen lässt: Je größer der Winkel, desto weniger Kontakt herrscht zwischen Flüssigkeit und Unterlage. Der gemessene Kontaktwinkel zwischen Wasserläuferfuß und Wasseroberfläche lag bei etwa 167 Grad, während das Wachs allein nur einen Kontaktwinkel von 105nbsp;Grad mit Wasser bildet – es kann also nicht allein für den wasserabweisenden Effekt verantwortlich sein.

Als die Wissenschaftler die Beine der Tiere elektronenmikroskopisch untersuchten, fanden sie auf der Oberfläche der feinen Fußbehaarung winzige Grübchen. Gao und Lei vermuten daher, dass kleine Luftbläschen in den feinen Härchen und den Grübchen gefangen sind und eine Art Luftkissen bilden, welches die Benetzung der Füße verhindert.

Schreiben Sie uns!

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

Partnerinhalte