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Gecko-Trick beim Menschen: Er ist hin, der Traum von Spiderman

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Gecko-Haftkräfte: Senkrecht die Wand hoch Fotos
A. Hackmann & D. Labonte

Werden sich Menschen eines Tages bewegen können wie Spiderman? Also an Wänden rauf- und runterkrabbeln, Schwerkraft hin oder her? Forscher haben das mal durchgerechnet.

Wenig Zeit? Am Textende gibt's eine Zusammenfassung.


Bei manchen Tieren scheint die Schwerkraft eine Ausnahme zu machen. Zahlreiche Insekten, Spinnentiere aber auch größere Lebewesen wie Geckos können an Wänden und Decken laufen, als wenn nichts wäre. Ihnen hilft eine Vielzahl winziger Härchen an Beinen und Füßen, die mit der Oberfläche wechselwirken, auf der sie laufen.

Warum verfügen Geckos über solche ungewöhnlichen Kletterkünste? Neuere Studien kamen zu dem Ergebnis, dass elektrostatische Aufladungen, wie man sie auch kennt, wenn man einen Luftballon über seine Haare rubbelt, die Tiere an der Decke halten. Zuvor machten Forscher sogenannte Van-der-Waals-Kräfte für die Kletterkünste verantwortlich.

Unabhängig davon, wie genau Tiere an den Oberflächen haften, haben Forscher nun die Grenzen des Tricks erforscht. David Labonte von der University of Cambridge und Kollegen verglichen Körpergewicht, Körpergröße und Haftkräfte von 225 Tierarten - von der zehn Mikrogramm schweren Milbe bis zum 100 Gramm schweren Gecko.

Demnach nutzen die vergleichsweise großen Geckos 200 mal mehr Fläche auf ihrem Körper für Hafthärchen als die leichteren Milben, berichten die Forscher im Fachmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences".

Hochgerechnet auf einen Menschen heißt das: Es wird nichts mit dem Spiderman-Effekt.

Schuhgröße 145 bei konstanter Körpergröße

Wir müssten 40 Prozent unserer gesamten Körperoberfläche für Hafthärchen zur Verfügung stellen, um ohne Hilfsmittel eine Wand hochlaufen zu können, berichten die Forscher. Bei kleineren Tieren ist das ganz anders. Zum Vergleich: Bei Geckos sind es lediglich 4,3 Prozent, bei Milben sogar nur 0,02.

Der Grund für die deutlichen Unterschiede: Sobald ein Tier so groß sei, dass ein großer Teil seiner Oberfläche zur Haftfläche umfunktioniert werden müsste, werde die Veränderung des Körpers aus evolutionärer Sicht unpraktisch, erklärt Labonte. "Hätte ein Mensch vor, wie ein Gecko eine Wand hochzulaufen, bräuchte er riesige, ansonsten unpraktische Haftfüße." Schuhgröße 145 wäre dann angesagt - wohlgemerkt bei ansonsten konstant bleibenden Körpermaßen.

Von der Milbe bis zum Gecko: Wie viel Prozent ihrer Köperoberfläche die Tiere als Haftfläche zur Verfügung stellen Zur Großansicht
D. Labonte

Von der Milbe bis zum Gecko: Wie viel Prozent ihrer Köperoberfläche die Tiere als Haftfläche zur Verfügung stellen

Das Problem dahinter liegt im Körperbau: "Mit der Körpergröße wird der Anteil der Körperoberfläche im Verhältnis zum Volumen kleiner", erklärt Labonte. Konkret: "Eine Ameise ist extrem schlank und hat im Vergleich zu ihrem geringen Körpervolumen eine große Oberfläche, ein Elefant ist dagegen extrem voluminös und hat im Verhältnis eine kleine Oberfläche." So steigt mit der Körpergröße automatisch die Fläche, die zum Anhaften verwendet werden muss, um das steigende Gewicht zu halten.

Geckos scheinen hier die Obergrenze des Machbaren erreicht zu haben. Sie gelten als die größten Tiere, die mithilfe von Hafthärchen an Wänden und Decken klettern. Die Berechnungen der Forscher kommen zum gleichen Ergebnis.

Ausweg: Klebekraft pro Fläche erhöhen

Innerhalb eng verwandter Arten hat die Natur neben größerer Haftfüße und -hände aber noch eine zweite Möglichkeit geschaffen, einen Zuwachs an Körpermasse auszugleichen: So fiel den Forschern auf, dass etwa Froscharten, die hauptsächlich auf Bäumen leben, einen anderen Trick anwenden. Wenn sie schwerer werden, entwickeln sie statt größerer Füße eine höhere Klebekraft pro Körperfläche.

Offenbar gelingt es in der Evolution nicht, von einer Spezies zur nächst verwandten entsprechend größere Klebeflächen zu schaffen. Die Veränderungen dafür seien zu groß. Also würden die Füße beim nächst größeren Verwandten hauptsächlich klebriger statt deutlich größer. Wie genau das funktioniert, wissen die Forscher allerdings noch nicht.

Seit Jahren arbeiten Wissenschaftler daran, die Klebeeigenschaften von Geckofüßen zu imitieren. Tatsächlich gelang es so im November 2014, Menschen eine Glasscheibe hochklettern zu lassen - allerdings halfen die Forscher hier kräftig nach, um die Haftkraft ihrer Kletterwerkzeuge zu erhöhen.

Zusammengefasst: Forscher haben untersucht, ob es Menschen gelingen könnte, Wände hochzulaufen wie Geckos, die mithilfe von Hafthärchen kleben. Das Problem: Mit der Körpergröße steigt automatisch die Fläche, die zum Anhaften verwendet werden muss, um das steigende Gewicht zu halten. Menschen bräuchten also eine Schuhgröße 145.

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1. Der klassische Irrtum...
irobot2 23.01.2016
Es ist zwar nicht die Haftkraft, jedoch die Stärke, die sehr schön beschrieben wird in der dritten Lektion, "Ameisen sind schwach" aus dem Buch "X3 - ein Mathebuch, wie ich es mir schon immer gewünscht habe" Nicht die kleinen Tierchen sind furchtbar stark, weil sie ein Mehrfaches ihres eigenen Körpergewichtes tragen können. Es sind die grossen Tiere (Elefanten, Mammuts und Riesensaurier) die in Wirklichkeit sehr stark sind. Und zwar deshalb, weil die Querschnittsfläche von Muskeln und Sehnen beim Vergrössern quadratisch anwachsen, während das das Volumen (und damit das Gewicht) zur dritten Potenz wächst. Eine Spinne, die auf Elefantengrösse gebracht wird, kann nicht mehr klettern. Übrigens auch der Grund, warum die Erde rund ist und nicht würfelförmig.
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