19.06.2009 · Kreiselnde Ahornsamen erzeugen kleine Luftwirbel, die ihnen Auftrieb geben und für längere Flugstrecken sorgen. Vielleicht könnte man von ihnen auch Konstruktionsprinzipien für fliegende - oder zumindest schwebende - Miniroboter abschauen.
Von Manfred Lindinger
© D.Lentink/Science
In jedem Frühjahr zeigt die Natur das gleiche Schauspiel. In den Parks und Wäldern trudeln die Ahornsamen wie kleine Propeller gemächlich von den Bäumen durch die Lüfte. An stürmischen Tagen können sie von den Windböen kilometerweit fortgetragen werden.
Die aerodynamische Form der Samen und die Rotation sorgen für den nötigen Auftrieb. Dadurch bleiben die Samen länger in der Luft. Den Forschern war es bislang allerdings ein Rätsel, warum die Ahornsamen ihrer Größe gemäß nicht schneller zu Boden fallen. Niederländische Wissenschaftler haben nun das Geheimnis gelüftet.
Der Propellereffekt
David Lentink von der Universität Wageningen und seine Kollegen fanden heraus, dass sich über der oberen Kante des Flügels eines rotierenden Samens ein kleiner Luftwirbel bildet. Dieser verringert den statischen Luftdruck, wodurch der Samen einen Schub nach oben erhält. Auch fliegende Insekten, Fledermäuse und Kolibris nutzen beim schnellen Vor- und Zurückschwingen ihrer Flügel diesen Effekt, schreiben David Lentink und seine Kollegen in der Zeitschrift "Science" (Bd. 324, S. 1438).
© D.Lentink/Science
Um das Schwebeverhalten besser untersuchen zu können, haben die Forscher um das Zehnfache vergrößerte Kunststoffmodelle der Ahornsamen gebastelt, die sie in einem mit Öl gefüllten Tank so zum Drehen brachten, als würden sie in der Luft schweben. Dann gaben sie winzige Glaskügelchen hinzu, die helfen sollten, die Strömung um den Modellsamen sichtbar zu machen, und beleuchteten die Versuchsanordnung mit einem Laserstrahl.
Test im Windkanal
Tatsächlich waren tornadoähnliche Wirbel oberhalb der Flügelvorderkante der rotierenden Samen zu erkennen. Diese erfuhren dadurch einen deutlichen Auftrieb, wie Kraftmessungen zeigten. Experimente mit echten Ahornsamen in einem Windkanal bestätigten die Beobachtungen. Rauch machte die Luftwirbel sichtbar. Nach Ansicht der Forscher ließe sich der Wirbeleffekt auch technisch zum Bau fliegender Miniatur-Roboter nutzen, die durch den zusätzlichen Auftrieb Energie sparten.
