Laufhaftkraft-Experiment mit einem Kartoffelkäfer auf einer künstlichen Oberfläche.
Plant Biomechanics Group Freiburg
Ein Freiburger Forschungsteam entwickelt künstliche Oberflächen, auf denen Insekten nicht anhaften können. Vorbild ist ihnen die Natur: Um den Einfluss auf das Haftvermögen von Insekten herauszufinden, untersuchte das Team die Mikrostruktur der Oberflächen von Pflanzenblättern.
Käfer und Ameisen werden es in Zukunft womöglich schwer haben, wenn sie sich in Häusern oder Klimaanlagen einnisten wollen – dank der unbegehbaren Oberflächen, die die Freiburger Biologen Prof. Dr. Thomas Speck, Dr. Bettina Prüm und Dr. Holger Bohn zusammen mit der Plant Biomechanics Group der Albert-Ludwigs-Universität nach pflanzlichen Vorbildern entwickeln. Bionik-Forscher haben die Oberflächen von Pflanzen schon des Längeren im Blick.
Das Forscherteam in Freiburg stellte Laufhaftkraft-Experimente mit Kartoffelkäfern auf unterschiedlich strukturierten Pflanzenoberflächen sowie auf Nachbildungen aus Kunstharzen an. Das Ergebnis: Wellige oder stark gewölbte Zellen können die Haftfähigkeit von Käfern verstärken, während Mikrostrukturen aus Wachskristallen oder Kutikularfalten diese verringern.
Mikrostruktur verhindert Laufhaftung
Kutikularfalten sind kleine Falten in der Kutikula, einer polyesterähnlichen Schutzschicht auf der Blattaußenhaut. Am schlechtesten liefen die Käfer auf Oberflächen mit Kutikularfalten, die etwa 0,5 Mikrometer hoch und breit und in einem Abstand zwischen 0,5 und 1,5 Mikrometern angeordnet waren. Durch die Kutikularfalten verkleinert sich die Kontaktfläche der an den Käferbeinen befindlichen Hafthaare mit der Pflanzenoberfläche. Anders als bei gröber strukturierten Oberflächen kann sich der Käfer nicht mit seinen Klauen in den Kutikularfalten verankern.
Die unbegehbaren Oberflächen könnten zukünftig Belüftungsrohre von Klimaanlagen auskleiden, in denen sich Kakerlaken und andere Insekten tummeln. Ebenso könnten, so Thomas Speck, die künstlichen Oberflächen an Hausfassaden und Fenstersimsen angebracht werden, um zu verhindern, dass überwiegend laufende Schadinsektenarten eindringen.