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Wie Schmetterlinge ihre Flügel kühlen | BR24

© Nanfang Yu und Cheng-Chia Tsai / Columbia Engineering, Columbia University New York

Kurze Meldungen: Internationale Städte im Vergleich: Wo setzt die Stadtentwicklung auf öffentlichen Nahverkerhr, wo auf Individualverkehr?, CO2-Vergleich bei Baustoffen und die Ökobilanz von Holz, Schmetterlingsflügel haben Temperaturregler

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Wie Schmetterlinge ihre Flügel kühlen

Schmetterlinge können die Temperatur ihrer Flügel optimal vor Überhitzung schützen. Dabei hilft ihnen die Beschaffenheit ihrer Flügel, aber auch ihr spezielles Flugverhalten bei hohen Temperaturen.

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Schmetterlingsflügel sind nicht nur schön anzusehen. Sie bestehen auch zum Teil aus lebendem Gewebe. Bei hohen Temperaturen können die Flügel allerdings überhitzen. Forscher der Harvard University in Massachusetts und der Columbia University in New York, beide USA, haben jetzt herausgefunden, wie sich die Tiere dagegen schützen. Die neuen Erkenntnisse, die Ende Januar 2020 im Fachmagazin "Nature Communications" veröffentlicht wurden, könnten laut der Wissenschaftler auch die Entwicklung neuer Materialien zur Abkühlung, etwa bei großer Hitze, vorantreiben.

Schmetterlingsflügel mit Temperaturreglern ausgestattet

Für ihre Untersuchungen haben die Forscher um Studienleiterin Naomi E. Pierce, Biologin an der Harvard University, unter anderem die Flügelschuppen der Schmetterlinge entfernt und die Flügel der Tiere gefärbt. So konnten sie in das Innere der Flügel hineinschauen und erstmals genaue Messungen der Temperaturverteilung am Schmetterlingsflügel durchführen, wie es in einer Mitteilung auf der Webseite der Columbia University in New York heißt.

Die Forscher stellten fest: Schmetterlingsflügel sind zumindest an manchen Stellen von Blutgefäßen und Nerven durchzogen und haben aktive Zellen. Die Sauerstoffversorgung dieser Bereiche ist durch Luftröhrchen im Flügel gesichert. Die Wissenschaftler entdeckten sogar ein "Flügelherz“, das ein paar Dutzend Mal pro Minute schlägt, um das Insektenblut voranzutreiben.

„Schmetterlingsflügel sind im Wesentlichen Richtungs- und Lichterkennungsfelder, mit denen Schmetterlinge selbst ohne die Hilfe ihrer Augen die Intensität und die Richtung des Sonnenlichts genau bestimmen können", sagt dazu Nanfang Yu, einer der Studienautoren. Darüber hinaus konnten die Forscher nachweisen, dass die lebendigen, mit Blut versorgten Stellen des Flügels immer kühler waren als das leblose Restgewebe - ein Beleg dafür, dass die Flügel wärmeableitende Strukturen besitzen.

Schmetterlinge verändern ihr Flugverhalten bei Hitze

Aber nicht nur die Beschaffenheit der Flügel schützt die Schmetterlinge vor Überhitzung. Die Tiere reagieren auch mit speziellen Verhaltensweisen auf zu hohe Temperaturen. Zu hoch ist für sie ab 40 Grad Celsius. Dann, so stellten die Forscher in einem Versuch fest, bei dem sie Wärme gezielt auf die Flügel ihrer Versuchstiere richteten, schlagen die Schmetterlinge einen Haken, um den Einstrahlwinkel des wärmenden Lichts zu verändern. Eine Überhitzung der Flügel wird dadurch verhindert.

Die Natur als Vorbild

Nach Ansicht der Forscher könnten von den neuen Erkenntnissen auch wir Menschen profitieren.

"Die in den Flügeln gefundenen Nanostrukturen könnten zur Entwicklung von Materialien anregen, die durch Abstrahlung kühlen und so selbst extreme Hitze erträglicher machen können." Cheng-Chia Tsai, Hauptautor der Studie

Die Autoren der Studie, wie Nanfang Yu, Physikerin an der Columbia University in New York, denken dabei insbesondere an kühlende Materialien, die Flugzeuge leistungsfähiger machen könnten. Aber in Zeiten des Klimawandels mit steigenden Temperaturen könnten die Forschungsergebnisse über kühlende Materialien auch in anderen Bereichen Anwendung finden.