Älteste bewegliche pflanzliche Strukturen
Fossile Zapfen sind auch nach Millionen von Jahren noch zu den Biegebewegungen ihrer einzelnen Samenschuppen fähig. Das haben die Biologen Dr. Simon Poppinga und Prof. Dr. Thomas Speck von der Plant Biomechanics Group und vom Botanischen Garten der Universität Freiburg herausgefunden. Die untersuchten Zapfen verfügen damit über die ältesten bekannten pflanzlichen Strukturen, die sich noch bewegen, und können außerdem als Vorbilder für bionische Klappensysteme dienen. Die Forscher haben ihre Ergebnisse im Fachjournal Scientific Reports veröffentlicht.
Zapfen von Nadelbäumen wie der Kiefer oder der Stechtanne öffnen sich bei Trockenheit und schließen sich bei Nässe – ein Mechanismus, mit dessen Hilfe der Samen unter vorteilhaften Umgebungsbedingungen freigesetzt wird. Darüber hinaus läuft die Bewegung der einzelnen Schuppen passiv ab, das heißt, sie verbraucht keine Stoffwechselenergie. Aus diesen Gründen sind Zapfen seit einigen Jahren in den Fokus der Wissenschaft gerückt und dienen als Ideengeber für bioinspirierte, autonom reagierende technische Klappenstrukturen.
Poppinga und Speck fanden nun heraus, dass die Schuppen hinsichtlich ihrer Funktionalität extrem überdauerungsfähig sind: Fossile Zapfen aus der Eem-Warmzeit vor circa 126.000 bis 113.000 Jahren sowie aus dem Mittleren Miozän vor circa 16,5 bis 11,5 Millionen Jahren reagieren nach wie vor auf Veränderungen der Umgebungsfeuchte und bewegen ihre Schuppen. Mithilfe computertomographischer Methoden zeigten die Forscher, dass die Zapfen während des Fossilisationsprozesses inkohlt – also in Kohle umgewandelt – wurden und es hierbei nur zu geringfügigen Mineraleinlagerungen kam. Dadurch sind die für feuchtigkeitsabhängige Bewegungen verantwortlichen Feinstrukturen erhalten geblieben.
Prof. Dr. Thomas Speck ist auch Mitglied im Fachbeirat Bionik und hat an mehreren VDI-Richtlinien zur Bionik mitgearbeitet.
Die Studie wurde im Rahmen des europäischen Forschungsnetzwerks JONAS (Joint Research Network on Advanced Materials and Systems) umgesetzt. Neben Poppinga und Speck waren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der BASF SE sowie des Universitätsklinikums Heidelberg beteiligt.
Maria
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