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Neues aus der Welt der
Wissenschaft |
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Roboter läuft wie ein Insekt über
Wasser |
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Das Geheimnis des über das Wasser Laufens ist geklärt -
zumindest was ein winziges Insekt angeht: den Wasserläufer. Dessen
Technik hat die Wissenschaft lange vor Rätsel gestellt, nun haben
US-Forscher die Lösung gefunden, die zudem Parallelen zur
Fortbewegung etwa von Vögeln oder Fischen zeigt. Ihre Ergebnisse
haben die Wissenschaftler auch gleich einer eingehenden Prüfung
unterzogen - und einen Roboter gebaut, der mit derselben Lauftechnik
wie sein Vorbild aus dem Insektenreich über das Wasser
schreitet. |
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Der "Robostrider" bewege
sich zwar nicht so elegant wie sein natürliches Vorbild, der
Wasserläufer. Er nutze aber dieselbe Lauftechnik, indem er mit
seinen Beinen Strudel unter der Wasseroberfläche erzeuge, berichten
die Forscher vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in der
aktuellen Coverstory des Fachmagazins "Nature".
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Wasserläufer: Rätsel um Fortbewegung |
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Die zu den Wanzen gehörenden
Wasserläufer (Familie Gerridae) sind zwischen acht bis zehn
Millimeter groß und leben auf Seen, Bächen und auch auf dem Meer.
Die Oberflächenspannung des Wassers und Wasser abstoßende Haare auf
ihren langen Beinen sorgen dafür, dass die Insekten im Stillstand
nicht untergehen.
Wie sie allerdings über die
Wasseroberfläche laufen, war Experten bislang ein Rätsel. Einige
nahmen an, dass sie kleine Oberflächenwellen erzeugen, um sich
vorwärts zu bewegen. Diese Annahme erklärt aber nicht, wieso auch
junge Tiere auf dem Wasser laufen können - denn sie können ihre
Beine noch gar nicht schnell genug bewegen, um Wellen zu erzeugen.
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High-Speed-Aufnahmen enthüllten das
Geheimnis |
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Grundlage für des Rätsels
Lösung und den Bau des Roboters waren High-Speed-Aufnahmen der
Wasserläufer, welche die Wissenschaftler mit einer hochauflösenden
Kamera auf einer gefärbten Wasseroberfläche machten.
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Strudel unter der Wasseroberfläche |
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Dabei entdeckten die
Forscher, dass die kleinen Insekten mit dem lateinischen Namen
Gerris remigis unter der Wasseroberfläche mit ihren Beinen
kleine rückwärtige Strudel erzeugen, um sich auf dem Wasser zu
bewegen.
Das mittlere der drei Beinpaare fungiere dabei wie
die Ruder eines Bootes. Die Bewegungsenergie dieser Strudel treibe
die Tiere vorwärts, berichten David Hu und seine Mitarbeiter vom
Massachusetts Institute of Technology in Cambridge.
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Experte: Simple Anwendung von Newtons
Gesetz |
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Die Ergebnisse der
MIT-Forscher helfen darüber hinaus, "ein geschlosseneres Bild der
Fortbewegung von Tieren zu bilden", schreibt Michael Dickinson vom
California Institute of Technology in Pasadena in einem ebenfalls in
"Nature" erschienenen begleitenden Kommentar.
Denn vieles
daran gehe auf eine simple Anwendung von Newtons drittem Gesetz
zurück: Um sich vorwärts zu bewegen, müssen Tiere irgendetwas nach
hinten stoßen. Was dieses etwas genau ist, das hängt natürlich von
der Form der Fortbewegung ab. |
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Der Artikel "How to walk on water" von Michael
Dickinson ist in derselben Ausgabe von "Nature", Seiten 621-622
erschienen. |
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Ähnlich der Fortbewegung von Vögeln und
Fischen |
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Bei großen Landtieren sei
dies der feste Untergrund, so Dickinson, gegen den sie sich stemmen
und so Kräfte erzeugen, die in die entgegengesetzte Richtung wirken.
Bei ihren schwimmenden und fliegenden Kollegen dagegen ist
die Sachlage etwas komplizierter, da sie sich (vom physikalischen
Standpunkt aus betrachtet) gegen eine Flüssigkeit vorankämpfen
müssen.
Auch hier entstehen aber, wie man heute dank Studien
weiß, in der Flüssigkeit Strudel durch die Bewegung von Flügeln oder
Flossen. Das Laufen auf dem Wasser ähnle damit der Fortbewegung von
Vögeln, Fledermäusen oder Fischen, schreibt Dickinson.
Bild rechts: Der künstliche Wasserläufer und sein
natürliches Vorbild. Der weiße Balken markiert einen Zentimeter.
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"Robostrider" aus leichtem Aluminium |
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Die Forscher haben im
Übrigen ihre Ergebnisse auch gleich in die Tat umgesetzt und den
erwähnten "Robostrider" konstruiert, der mit derselben Technik über
das Wasser läuft: Der künstliche Wasserläufer ist mit neun
Zentimetern rund zehn Mal so lang wie sein Vorbild. Seine Beine
weisen Wasser ab, und sein Körper besteht zum Großteil aus leichtem
Aluminium. |
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Mehr zum Thema Fortbewegung
in science.ORF.at: |
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