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Echsenhaut leitet Wasser auch entgegen der Schwerkraft zum Mund

Texanische Krötenechsen sind stachelige und wehrhafte Wüstenbewohner. Um hundeähnliche Angreifer wie Kojoten oder Schakale zu vertreiben, erhöhen sie den Blutdruck in den Augenhöhlen so sehr, dass das Blut bis zu eineinhalb Meter weit aus ihren Augen spritzt. Aber nicht nur in diesem Zusammenhang hat sich das Tier auf sehr kreative Art und Weise an seine Umwelt angepasst: Es leitet auch das spärlich vorhandene Wasser auf ganz besonderen Wegen zum Mund.

Auf die Spur des Tieres sind der Leiter des Instituts für Medizin- und Biomechatronik der Uni Linz, Werner Baumgartner, und sein Team in Gesprächen mit Wolfgang Böhme vom Zoologischen Forschungsmuseum Alexander Koenig in Bonn gekommen. Wie die Krötenechse Wasser sammelt, haben die Wissenschafter dann genauer analysiert. Dabei sind sie auf mehrere Eigenheiten gestoßen, über die sie unter anderem im Fachjournal "Royal Society Interface" berichteten.

Extrem hydrophile Oberfläche

Einerseits ist die Oberfläche der schuppigen Haut extrem hydrophil. Wassertropfen werden also umgehend auf der Haut verteilt und spritzen nicht weg. Auf der wabenartig strukturierten, "golfball-ähnlichen" Oberfläche entstehen keine Tröpfchen, es bildet sich dagegen ein stabiler dünner Wasserfilm, erklärte Baumgartner der APA.

Für den Wassertransport zeichnet andererseits ein ausgeklügeltes System aus feinsten Kanälchen (Kapillaren), die zwischen den Schuppen über den ganzen Körper verteilt sind, verantwortlich. "Tritt das Tier irgendwo in eine Lacke oder streift mit dem Körper an mit Tau bedeckten Grashalmen entlang, fließt das Wasser in die Kapillaren, dann zum Mund und das Tier kann trinken", so der Forscher. Seinem Kollegen Philipp Comanns fiel bei den Analysen auf, dass das Wasser automatisch in Richtung des Mundes fließt. "Das war natürlich schräg und dann ging die Forschungsarbeit erst richtig los", sagte Baumgartner.

Flüssigkeit hangelt sich nach vorne

Der Schlüssel liegt in der besonderen Struktur der Kapillaren: Immer zwei liegen leicht versetzt nebeneinander und sind in der Mitte in bestimmten Abständen verbunden. Zusätzlich verengen sich die Kanälchen, um sich danach wieder sprunghaft auszuweiten. Die Kapillaren und ihre Querverbindungen sind auf komplexe Weise derart aufgebaut, dass sich die Flüssigkeit durch die Oberflächenspannung immer weiter in die gewünschte Richtung bewegt. "Sie hangelt sich wie auf einer Leiter nach vorne, und in die andere Richtung stoppt sie einfach", wie Baumgartner es ausdrückte.

Auf diese Erkenntnis folgten der Nachbau des Systems und Computersimulationen sowie Fragen zur technischen Nutzung des Prinzips. Auf Kunststoffen-Prototypen gelingt es den Forschern mittlerweile, Flüssigkeiten gezielt in eine Richtung zu stoppen und in die andere Richtung fließen zu lassen.

Anwendung finden könnte diese Art der Wasserweiterleitung ohne mechanische Pumpen etwa in besonderen Miniatur-Forschungslabors, sogenannten "Labs on a Chip". Auch an Wundauflagen, die Flüssigkeiten von der Wunde wegleiten, oder Gewebefasern, die in Fliesen eingebaut Flüssigkeiten nur in eine Richtung leiten, denke man bereits. Mit einem Industriepartner arbeiten die Forscher gerade daran, auf Basis dieses Prinzips Gleitlager zu konstruieren, auf denen Schmierstoffe automatisch verteilt und gehalten werden.

Service: Die Publikation im Internet: http://dx.doi.org/10.1098/rsif.2015.0415. Videomaterial: http://go.apa.at/aweBUmQL

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