Schmied, Heiko: Die wasserspeichernden Federn der Flughühner (Pteroclididae) : Funktionsmorphologie, Benetzungseigenschaften & technischer Nachbau. - Bonn, 2014. - Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.
Online-Ausgabe in bonndoc: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5n-34966
@phdthesis{handle:20.500.11811/6026,
urn: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5n-34966,
author = {{Heiko Schmied}},
title = {Die wasserspeichernden Federn der Flughühner (Pteroclididae) : Funktionsmorphologie, Benetzungseigenschaften & technischer Nachbau},
school = {Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn},
year = 2014,
month = feb,

note = {Flughühner (Pteroclididae) leben in den Trockengebieten Afrikas und Asiens. Die Altvögel tragen über große Strecken Wasser zu ihren Jungen, das sie in ihren Brustfedern transportieren. Obwohl bisher schon einige Publikationen zur extremen Wasseraufnahmekapazität der Brustfedern vorliegen, ist die Funktionsmorphologie des Wassertransports bisher ungeklärt.
Ziele der Arbeit sind die Aufklärung der Funktionsmorphologie, der Benetzungseigenschaften sowie der Kapazität der Wasseraufnahme der Flughuhnfedern. Durch Computersimulationen sollten die Strukturparameter für eine ideale Wasserspeicherung ermittelt werden. Die Ergebnisse sollen als Vorlagen für ein bionisches Textil verwendet werden. Zusätzlich sollten Hypothesen zur möglichen Evolution des Wassertransports der Flughühner formuliert werden.
Zur Klärung der Funktionsmorphologie wurde die Anordnung der Federn (Pterylographie) der Flughühner im Brustbereich erfasst und mit anderen Vogelarten verglichen. Es zeigte sich, dass die Brustfedern der Flughühner im Vergleich zu 118 anderen Vogelarten in ihrer Anordnung abweichen. Sie wurden mithilfe von Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und Rasterkraftmikroskopie detailliert beschrieben. Wenn die Federmikrostrukturen benetzt werden verändert sich ihre Morphologie. Diese Formveränderung konnte auf eine interne Quellstruktur zurückgeführt werden und ist der erste Nachweis einer gezielten hygroskopischen Bewegung bei Tieren.
Die Benetzungseigenschaften der Federn der Flughühner und der Vergleichsarten wurden untersucht, um zu klären, ob die jeweiligen hydrophilen bzw. hydrophoben Eigenschaften durch die Struktur oder durch die Oberflächeneigenschaften zu erklären sind. Hierzu wurde der materialabhängige Kontaktwinkel sowie die strukturellen Parameter der Federn ermittelt und daraus der eigentliche Kontaktwinkel berechnet. Die Hydrophobie der Vergleichsarten ist auf die Oberflächeneigenschaften und die Federstruktur zurückzuführen. Im Gegensatz dazu ist bei den Flughühnern der hydrophile Kontaktwinkel des Federmaterials für die gute Benetzbarkeit verantwortlich.
Die Wasseraufnahmekapazität der Brustfedern der Flughühner, Vergleichsarten sowie technischen Materialien (z.B. Schwamm & Naturfaser-Viskose) wurde bestimmt. Beim Eintauchen der Flughuhnfedern und der Naturfaser-Viskose in Wasser, erreichen diese sofort ihre maximale Aufnahmekapazität, während allen anderen Federn und Materialien Wasser langsamer aufnehmen. Bei Totalbenetzung erreichen Flughuhnfedern (mit Ausnahme des Schwammes) die größte relative Aufnahmekapazität. Aufgrund dieser Ergebnisse wurden Flughuhnfedern als vielversprechendes bionisches Vorbild eingestuft.
Für die Computersimulationen wurde digital die Mikrostruktur der Flughuhnfeder nachgebildet, um das extreme Wasserhaltevermögen nachzustellen. Eine digitale Veränderung der natürlichen Strukturen hatte eine Verschlechterung der Wasserhaltefähigkeit zur Folge, sodass die Morphologie der Flughuhnfedern als optimiert betrachtet wurde. Die Simulation diente als Vorlage für einen textilen Nachbau, der durch Beflockungstechnik angefertigt wurde. Dieser Nachbau hat zwar eine geringere Wasseraufnahmekapazität als das biologische Vorbild, jedoch weist er teilweise signifikant höhere Aufnahmekapazitäten auf als heute verwendete Materialien.
Des Weiteren wurde eine Hypothese zum Evolutionsverlauf des Wassertransports der Flughühner vorgestellt. Hierbei wird ein Übergang von einem anfänglichem Kühlungsverhalten der Brut zu einem späteren Tränken der Jungen postuliert.},

url = {http://hdl.handle.net/20.500.11811/6026}
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