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Bionik: Das Meer filtern wie ein Teufelsrochen | BR24

© dpa/Dirscherl Reinhard

Riesenmantas gelten als High-Tech-Filter der Meere

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    Bionik: Das Meer filtern wie ein Teufelsrochen

    Der Riesenmanta zählt zur Familie der Teufelsrochen. In seinen Kiemen trennt er seine Beute vom Meerwasser. Ein raffinierter Filter, den Forscher jetzt nachgebaut haben.

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    Riesenmantas haben eine Spannweite von bis zu sieben Metern, werden bis zu zwei Tonnen schwer und leben in Küstennähe. Sie durchpflügen das Meer und fressen Plankton. Majestätisch gleiten sie mit offenem Maul durchs Meer und filtern mit ihren Kiemen, der sogenannten Kiemenreuse, aus dem Wasser, was für sie genießbar ist.

    Die Kiemenreuse der Riesenmantas hat große Öffnungen

    Die Kiemenreuse, die aus langen, parallel angeordneten blattartigen Filterlappen besteht, hat recht weite Öffnungen. Eigentlich müsste es den kleinen Beutetieren möglich sein, sich zu befreien und über die Öffnungen zurück ins Meer zu schwimmen. Aber das schaffen sie nicht.

    US-Forscher bauen die Kiemen der Teufelsrochen im Labor nach

    US-Forscher um Erin Paig-Tran von der California State University wollten herausfinden, warum die Beute letztlich im Magen der Riesenmantas landet. Zu diesem Zweck haben sie die Kiemenreuse künstlich per 3D-Drucker nachgebaut.

    © California State University/Stephen Kajiura

    High-Tech-Filter aus dem 3D-Drucker

    Festkörper bleiben im Filter gefangen

    Die Wissenschaftler stellten fest, dass Wasser und Nahrung zunächst durch den Filter eindringen. Dann aber kann nur das Wasser wieder hinausströmen, während Festkörper, wie z.B. kleine Krebse, an den Kanten der einzelnen Filterlappen hängen bleiben. Das Wasser umströmt diese Kanten problemlos.

    Die Strömung hält die Beute gefangen und den Filter sauber

    Neben den Filterkanten ist es offenbar auch die hohe Geschwindigkeit der Wasserströmung, die es der Beute so schwer macht zu fliehen. Beim Riesenmanta fließt das Meerwasser etwa mit 60 Zentimetern pro Sekunde durchs Maul. Die ständige Wasserfluss sorgt auch dafür, dass der Filter nicht verstopft.

    Forscher hoffen auf industrielle Anwendung des Filtersystems

    In der Fachzeitschrift „Science Advances" schreiben die Forscher: „Dieser Fest-Flüssig-Trennmechanismus kann interessante industrielle Anwendungen haben, da er bei hohen Strömungsraten arbeitet, schwimmende Teilchen effektiv filtert und Verstopfungen widersteht.“

    Biotechnischer Filter könnten auch das Meer reinigen

    Normalerweise verstopfen Siebe und Filter schnell und müssen oft gereinigt werden. Wissenschaftler wollen den Mechanismus, den sie "Abpralltrennung" (ricochet separation) nennen, für neuartige Filtersysteme einsetzen, die auch zur Reinhaltung der Meere dienen könnten.