Bionik So clever nutzen Elefanten ihren Rüssel

Könnten Roboterarme bald nach dem Vorbild von Elefantenrüsseln konstruiert werden? Forscher halten das für möglich. Denn die Tiere nutzen beim Greifen von Nahrung einen Trick.

The Royal Society

Elefantenrüssel haben sich im Laufe der Evolution aus Nase und Oberlippe entwickelt. Mit dem charakteristischen Körperteil können die Tier erstaunliche Dinge machen: Sie atmen oder riechen mit ihm, gleichzeitig können sie so aber auch tasten, saugen und greifen. Forscher haben nun analysiert, wie Elefanten mit ihrem Rüssel verschiedene Arten von Nahrung bewegen. Sie hoffen, dass ihre Erkenntnisse möglicherweise für technische Entwicklungen wie etwa Roboterarme interessant sein könnten.

Das Ungewöhnliche an ihrer Analyse ist: Je kleinteiliger das Futter, desto mehr Kraft müssen die Tiere mit ihrem Rüssel aufwenden. Das machen sie mit einem Kniff, wie das Team um David Hu vom Georgia Institute of Technology in Atlanta im "Journal of the Royal Society Interface" berichtet.

"Wilde Afrikanische Elefanten sind gefräßige Esser, die pro Minute 190 Gramm Futter oder das Gewicht von zwei Maiskolben verzehren", schreiben die Autoren. Ein Elefant fresse bis zu 18 Stunden am Tag und benötige deshalb ein effizientes Verfahren der Nahrungsaufnahme. Hu und Kollegen untersuchten deshalb die einzigartige Methode, mit der Elefanten ihre Nahrung zusammendrücken, bevor sie sie mit dem Rüssel zum Mund führen.

Fotostrecke

4  Bilder
Elfenbeinhandel: Lukratives Töten

Die Wissenschaftler verwendeten eine Kraftmessplatte, auf der sie Futter verschiedener Größe platzierten. Steckrüben- und Möhrenwürfel mit den Kantenlängen 32, 16 und 10 Millimeter sowie Weizenkleie und Körner mit einer durchschnittlichen Größe von zwei Millimetern. Die Kraftmessplatte stand so am Käfig, dass der Afrikanische Elefant im Zoo von Atlanta mit seinem Rüssel schräg auf die Nahrung zugreifen musste. Afrikanische Elefanten haben an der Rüsselspitze zwei Fortsätze, mit denen sie Objekte greifen können.

Rüssel-Technik mit unterschiedlichen Nahrungsgrößen
DPA/ Jianing Wu/ J.R.Soc.Interface

Rüssel-Technik mit unterschiedlichen Nahrungsgrößen

Nahm der Elefant die größten, einfacher zu greifenden Stücke, so blieb der schräg aus dem Käfig zugreifende Rüssel gerade. Bei den kleineren Stücken, die zum Zusammendrücken und Greifen mehr Kraftaufwand erforderten, nutzte das Tier dagegen einen Trick: Es knickte den Rüssel senkrecht nach unten ab, sodass er wie eine Säule auf dem Futter stand. So können sie den Druck auf das Futter erhöhen - auch weil die Gewichtskraft des abgeknickten Teils des Rüssels zusätzlich auf der Platte lastet.

Dabei setzte der Elefant den Knick im Rüssel umso höher an, je kleinteiliger das Futter war: Bei den 16-Millimeter-Stücken lag er durchschnittlich in 3,9 Zentimeter Höhe, bei der feinen Weizenkleie dagegen in elf Zentimeter Höhe.

Bei der kleineren Nahrung, die stärker zusammengedrückt werden musste, um nicht herunterzufallen, übte das Tier auf die Druckmessplatte auch die größte Kraft aus: Bei der Weizenkleie waren es etwa 48 Newton, bei den größten Stücken hingegen nur sieben Newton. Die Forscher vermuten, dass dies die geringste Kraft ist, die der Elefant willentlich mit seinem Rüssel ausüben kann. Zum Vergleich: Ein Gegenstand mit einem Gewicht von einem Kilogramm übt eine Kraft von etwa zehn Newton auf den Untergrund aus.

Da Hu und mehrere andere Teammitglieder Ingenieure sind, sehen sie vor allem die technische Anwendbarkeit ihrer Erkenntnisse: "In der Zukunft können schwere Robotermanipulatoren auch Knicke bilden, um Objekte zusammenzuhalten und sie in Gruppen anzuheben", schreiben sie.

Schon länger versuchen Wissenschaftler, sich in der Natur clevere Techniken bei Pflanzen und Tieren abzuschauen, die für technische Entwicklungen genutzt werden könnten. So analysierten Bionik-Forscher etwa schon, wie Riesenmantas Nahrung aus dem Meer filtern oder warum Kokosnüsse so außergewöhnlich stabil sind.

joe/dpa

TOP
Die Homepage wurde aktualisiert. Jetzt aufrufen.
Hinweis nicht mehr anzeigen.