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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Delfinhaut als Vorbild für umweltneutralen Schiffsanstrich |
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Wissenschaftler der Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung untersuchten anhand der Oberflächenbeschaffenheit der Haut von Pilotwalen, wie sich die Natur ohne Gifte gegen Aufwuchs wehrt.
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Umweltneutrale Nanotechnologie |
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Der im April zum Patent angemeldete Beschichtungsaufbau für Bewuchsschutzfarben (Antifouling) vereint umweltneutrale Rohstoffe und Nanotechnologie, um Aufwuchs an der Schiffsaußenhaut zu verhindern, und trägt dazu bei, die Betriebskosten für Schiffe niedrig zu halten.
Gefördert wurde die Zusammenarbeit mit dem Institut für Lebensmitteltechnologie, Biotechnologie-Zentrum der TU Berlin und dem Anatomischen Institut der Tierärztlichen Hochschule Hannover von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).
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Haut von Pilotwalen |
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Für diese Untersuchung wurden Hautproben von Pilotwalen, eine fünf bis sieben Meter lange Delfinart, auf den Färöer-Inseln genommen. Für die praktische Arbeit waren das Naturhistorische Museum und die Universität der Färöer-Inseln eine wichtige Unterstützung.
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Pilotwale
Pilotwale gehören zu den Grindwalen. Diese wiederum zählen zu den Delphinen. Wie bei den Pottwalen werden auch bei den Grindwalen die Männchen größer als die Weibchen. Ein ausgewachsenes Männchen wird bis zu 7 Meter lang und 4 Tonnen schwer. Die Weibchen bleiben bei einer Größe bis zu 5 Metern und einem Gewicht von 1,5 Tonnen deutlich kleiner. Die beiden Grindwalarten sind an der Oberfläche kaum zu unterscheiden. Unter Wasser kann man sie an der Länge der Flipper erkennen. Da die Langflossengrindwale kältere und der Kurzflossengrindwal tropische Gewässer bevorzugen, kann man sie dadurch Unterscheiden. Lediglich in den Übergangszonen können beide Arten vorkommen. Grindwale leben in der Hochsee oder an steil ins Meer abfallenden Küsten. Sie sind gute Tieftaucher, Tauchtiefen von 1000 Metern sollen erreicht werden. Sie Tauchen dabei bis zu 15 Minuten. Wie die Pottwale deren Lebensraum sie teilen, ernähren sie sich hauptsächlich von Tiefseekalmaren. |
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Untersuchung bei minus 196 Grad Celsius |
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Mit Hilfe eines speziellen Verfahrens konnten die Forscher erstmalig die bei minus 196 °C konservierten Hautproben studieren und den natürlichen Eindruck der Proben erhalten.
Dabei fiel ihnen auf, dass die Hautoberfläche durchschnittliche Unregelmäßigkeiten von nur wenigen Nanometern aufweist (1 Nanometer = 1 Millionstel Millimeter). Diese glatte Oberfläche bietet selbst kleinen Biofoulern wenig strömungsgeschützte Nischen.
Die Struktur ergibt sich aus dem Muster der 100 Nanometer tiefen Zellverbindungen, die Poren mit einem Durchmesser von etwa 200 Nanometer umschließen. In diesen Poren wurde eine gelartige Substanz gefunden, die reich an Fetten und Enzymen ist.
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Wale produzieren ein Gel |
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Viskositätsmessungen dieser Substanz bestätigen, dass die Haut der Pilotwale ein Gel bilden kann. Dieses bildet sich in den Zellzwischenräumen der obersten, verhornten Hautschichten und kann im Gegensatz zu den Schleimen der Bewuchsorganismen, mit denen sie sich festhalten, stärkeren Belastungen widerstehen.
Zudem erhöht der Anteil an Enzymen die Wahrscheinlichkeit, Schleime zu zersetzen, bevor sich Organismen festsetzen können.
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Oberfläche wie gereinigte Quarzgläser |
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Die beobachtete geringe Rauhigkeit und der geringe Verschmutzungsgrad der biologischen Oberfläche können mit der Oberfläche gereinigter Quarzgläser verglichen werden.
Die beiden Merkmale sind jedoch untypisch für die meisten Schiffsrümpfe oder anderen Unterwasserkonstruktionen. An diesen lassen sich regelmäßig Spuren von Biofouling finden.
In Analogie zur Reinigung von Quarzgläsern, die ein Luftblasen durchsetztes flüssiges Medium passieren sollen, könnte auch das Springen der Delfine wesentlich zur Selbstreinigung beitragen, denn während der Sprungphase und dem nachfolgenden Aufprall entwickeln sich im Wasser Luftblasen und erhöhte Scherkräfte.
(idw/red)
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01.01.2010 |
