Wenn männliche Elefanten kämpfen, stoßen sie mit hoher Geschwindigkeit zusammen und sperren ihre Stoßzähne in einem Kraftakt zusammen. Diese langgestreckten Schneidezähne sind so stark, dass ihre Träger sie oft benutzen, um miteinander zu ringen und sich gegenseitig auf den Boden zu schleudern. Stoßzähne sind jedoch nicht nur dazu da, Schaden zuzufügen. Außerhalb der Schlacht nutzen Elefanten sie, um Wege durch die Vegetation freizumachen und sogar Bäume zu bewegen. Bemerkenswerterweise hält jeder Elefant für sein ganzes Leben die gleichen Stoßzähne mit einem Gewicht von jeweils bis zu 400 Kilogramm.
Verwandte Inhalte
- Es gibt ein neues Werkzeug im Kampf gegen das Wildern von Elefanten
- Das meiste Elfenbein zum Verkauf kommt von kürzlich getöteten Elefanten - was darauf hindeutet, dass Wilderei seinen Tribut fordert
- Wie Elephant Poop Nab Ivory Poachers hilft
Um diese vielfältigen Aufgaben zu erfüllen, muss das Material, aus dem die Stoßzähne der Elefanten bestehen, hart, stark und zäh sein. Diese Kombination von Eigenschaften ist Teil dessen, was Elfenbein im Laufe der Menschheitsgeschichte zu einem so begehrten Element gemacht hat, das vor drei Jahren bei über 2000 USD pro Kilogramm verkauft wurde. Elfenbein, das früher für Billardkugeln, Klaviertasten und sogar als Ersatz für die Hüfte verwendet wurde, wird bis heute für Schmuck und andere Luxusgegenstände geschätzt.
Leider hat der Wert, den die Menschen dem Elfenbein beimessen, auch Konflikte angeheizt und wurde mit dem organisierten Verbrechen in Verbindung gebracht, wodurch ein blutiger Handel fortgeführt wurde, der sowohl Menschen als auch Dickhäuter gleichermaßen schadet.
In den 1970er und 1980er Jahren hat die illegale Wilderei das Übereinkommen über den internationalen Handel mit gefährdeten wildlebenden Tier- und Pflanzenarten (CITES) dazu veranlasst, afrikanische Elefanten in die Liste der geschützten Arten aufzunehmen, einschließlich jener, die vom Aussterben bedroht sind. 1990 erließ CITES ein Verbot des internationalen Verkaufs von afrikanischem Elfenbein. Die Elefantenpopulationen erholten sich und wurden in den 2000er Jahren durch einen Anstieg der Wilderei wieder dezimiert. Seitdem wurden Zehntausende Elefanten - in einigen Gebieten bis zu 60 Prozent der Bevölkerung - geschlachtet. Schätzungen zufolge werden jedes Jahr 50.000 Elefanten getötet.
Dieser blutige Handel hat Fritz Vollrath, einen Biologen an der Universität Oxford, veranlasst, sich Gedanken darüber zu machen, was nötig ist, um ein künstliches Material zu schaffen, das genauso gut funktioniert wie Elfenbein - und damit die Nachfrage nach einem Stoff, der dies verursacht hat, zu verringern viel schaden. Zu dieser Zeit untersuchte Vollrath die Eigenschaften eines anderen bemerkenswerten Materials in der Natur: Spinnenseide. Er untersuchte aber auch das Verhalten und die Migrationsmuster von Elefanten und machte ihn allzu vertraut mit den Konsequenzen des Elfenbeinhandels.
Elfenbein zeigt unter dem Mikroskop seine molekulare Struktur: ein dreidimensionales Kollagengerüst, das mit Hydroxylapatit-Mineralien und Wasser gefüllt ist. Vollrath war bestrebt, dieses ausgeprägte Make-up so gut zu verstehen, dass die derzeit erhältlichen Ersatzstoffe auf Kunststoffbasis mit einer wirklich „biologisch inspirierten“ Nachbildung verbessert werden konnten. "Wir haben immer noch Schwierigkeiten zu verstehen, warum es so ein zähes Material ist", sagte Vollrath. „Es kombiniert zwei Arten von Materialien, Mineralien und Kollagen. Keines von beiden ist für sich genommen ein großartiges Material, aber wenn man es vermischt, wird es zu etwas anderem. “
Aber was ist das "etwas anderes"? Für Vollrath besteht der erste Schritt bei der Schaffung eines realistischen künstlichen Elfenbeins darin, herauszufinden, was echtes Elfenbein genau ist. So hat seine Arbeitsgruppe unter Verwendung von als Schmuggelware beschlagnahmtem Elfenbein dünne Schnitte - auf denen die für Elfenbein charakteristischen schraffierten Linien zu sehen sind - hergestellt und diese detaillierten mikroskopischen Untersuchungen und Stresstests unterzogen. Ziel ist es, in feinen Maßstäben zu verstehen, wie die Struktur zur Zähigkeit und Schönheit des Materials führt.
Trotzdem, räumt Vollrath ein, hat er noch einen weiten Weg vor sich.
Geschnitzter Elfenbeinstoßzahn, dessen gesamte Oberfläche mit menschlichen Figuren, dreieckigen Gesichtern und Schlangen verziert ist, die von einem Kreis ausgehen. (Nationalmuseum für afrikanische Kunst / Smithsonian) Laut Iain Douglas-Hamilton, Biologe und Leiter der Naturschutzorganisation Save the Elephants, deren Vorsitzender Vollrath ist, stieg die Nachfrage der Verbraucher nach Elfenbein in den frühen 2000er Jahren und erreichte ihren Höhepunkt um 2011, was zu einem starken Rückgang der Elefantenpopulation in ganz Afrika führte. "Im Jahr 2009 begannen sich die Dinge zu entwirren, als der Preis für Elfenbein aufgrund der gestiegenen Nachfrage in China aufgrund der gestiegenen Kaufkraft der normalen chinesischen Bürger massiv anstieg", sagt Douglas-Hamilton. "Zu dieser Zeit waren die Auswirkungen des Elfenbeinhandels auf die Elefantenpopulationen kaum bekannt. Dies hat sich in den letzten Jahren grundlegend geändert."
Glücklicherweise ist der Preis für Elfenbein seit 2014 in Erwartung eines chinesischen Verbots des Elfenbeinhandels um mehr als die Hälfte gesunken, so ein Bericht von Save the Elephants. Seit Inkrafttreten des Verbots in den letzten Tagen des Jahres 2016 wurden bereits mehrere große, zuvor rechtmäßig betriebene Elfenbeinschnitzereien stillgelegt. Der Kauf und Verkauf von Elfenbeinobjekten soll bis Ende 2017 vollständig eingestellt werden, sodass schätzungsweise 70 Fabriken wegfallen Prozent des globalen Elfenbeinmarktes.
"Es gab Bedenken, dass das Vorhandensein von 'legalem' Elfenbein als Rauchschutz [für illegalen Handel] verwendet werden könnte", sagte Douglas-Hamilton. "Dies veranlasste die Chinesen zu der Vorstellung, dass die einzige Möglichkeit, den Handel zu kontrollieren, darin bestand, ihn abzuschaffen."
Vollraths Fokus hat sich daher auf die biomedizinischen Anwendungen von synthetischem Elfenbein verlagert. Zum Beispiel glaubt er, dass sein Material zur Knochen- oder Zahnreparatur oder zur Aktualisierung der Praxis des 19. Jahrhunderts, Elfenbein als Ersatz für die Hüfte zu verwenden, für das Zeitalter der regenerativen Medizin verwendet werden könnte. Er arbeitet aber auch immer noch daran, die Eigenschaften zu enträtseln, die Elfenbein kulturell und künstlerisch so wertvoll machen.
Elfenbein wurde in der Vergangenheit in einer Vielzahl kultureller Ökonomien verwendet, von Musikinstrumenten bis hin zu dekorativen Objekten. „Für die Schnitzer in China ist Elfenbein ein sehr wichtiges Material“, sagt Vollrath und bezieht sich auf chinesische Handwerker, die dekorative Gegenstände aus legal oder illegal gehandeltem Elfenbein herstellen. "Unsere anfängliche Idee war, wenn wir die Schnitzer überreden könnten, ihre Lobbyarbeit zu beenden, indem wir ihnen ein Ersatzmaterial zum Schnitzen geben, könnte dies Auswirkungen auf den Elfenbeinhandel und das Wildern haben." Ersatz kann helfen, das Handwerk am Leben zu erhalten.
Natürliches Elfenbein besitzt auch andere Eigenschaften, die schwerer zu erfassen sind. Eine traditionelle Anwendung bestand in der Herstellung von Musikinstrumenten. Während Klaviere heute mit Plastikschlüsseln hergestellt werden, verwendet eine kleine Gemeinschaft von Musikern, die die Shamisen spielen, ein traditionelles japanisches Dreisaiteninstrument, das im Kabuki-Theater und in anderen japanischen Volkstraditionen verwendet wird, bei der Herstellung ihrer Instrumente Teile aus Elfenbein.
Bei diesen Teilen handelt es sich um Elfenbeinvorräte, die es im Land bereits gibt, doch es gibt Berichte über illegalen Schmuggel, sagt Keisuke Yamada, ein Doktorand der Ethnomusikologie, der die Shamisen an der Universität von Pennsylvania studiert. „Die meisten Shamisen-Meister in Japan bevorzugen [Teile] aus Elfenbein“, sagt Yamada per E-Mail. „Sie sagen, sie mögen seinen Griff; Es fühlt sich angenehm an und nimmt den Schweiß auf, was wichtig ist, damit sie stundenlang auf dem Instrument spielen können. “
Obwohl derzeit technische Projekte zur Entwicklung alternativer Materialien für den Shamisen-Bau laufen, bezweifelt Yamada, dass Shamisen-Meister bereit sind, auf alternative Materialien umzusteigen, solange Elfenbein im Land legal verfügbar ist.
Selbst wenn ein Material erst einmal gut charakterisiert ist, wird es noch viel Zeit und Forschung kosten, dieses Wissen in die Neuerstellung umzusetzen. Aber sobald wir das tun, ist das Potenzial riesig. "Wenn wir uns dem Verständnis komplexer Materialien wie Elfenbein nähern, können wir einen Teil ihrer Magie im Labor nachbilden und schließlich neuartige Materialien für den Einsatz in Kunst, Wissenschaft und Technik entwickeln", sagt Markus Bühler, Professor für Ingenieurwissenschaften am Massachusetts Institute of Engineering Technologie, per E-Mail.
„Um von einem biologischen zu einem technischen Material zu gelangen, ist es wichtig, die Zusammenhänge zwischen Struktur und Funktion zu verstehen“, sagt Bühler, der an Spinnenseide gearbeitet hat, aber keine Verbindung zu den Elfenbeinforschern hat. „Es ist oft schwierig, ein Material herzustellen, das das in der Natur nachahmt.“ Die wichtigste technische Herausforderung für das Verständnis eines natürlichen Materials wie Elfenbein besteht darin, Zugang zu einer Reihe von Bildgebungstechniken zu haben, mit denen das Material hergestellt werden kann charakterisiert von der molekularen bis zur Makroebene.
Solche Elfenbeinkugeln aus dem Jahr 1925 erinnern an eine Zeit, als die einzigen echten Billardkugeln aus frischem asiatischen Elfenbein geschnitten wurden. (Nationalmuseum für amerikanische Geschichte / Kenneth E. Behring Center / Smithsonian) In einem Übersichtsartikel in der Fachzeitschrift Nature Materials stellt die Ingenieurprofessorin von Dartmouth, Ulrike Wegst, fest, dass „die Nachahmung der Eigenschaften eines natürlichen Materials kein triviales Unterfangen ist.“ Trotz Fortschritten bei der Charakterisierung biologischer Materialien wurden aufgrund der Herausforderungen des Verständnisses nur wenige erfolgreich synthetisiert Ihre Komplexität auf mehreren Ebenen, schreibt sie. Eine mögliche Ausnahme ist Perlmutt oder Perlmutt - das wie Elfenbein aus organischen und mineralischen Bestandteilen besteht und von menschlichen Ingenieuren sorgfältig nachgebildet wurde.
„Es ist in der Tat möglich, biomimetische Materialien mit ähnlichen Eigenschaften zu konstruieren“, sagt Wegst per E-Mail. "Die ersten Fragen, die ich stellen möchte, lauten: Für welche Anwendung möchten Sie ein Elfenbein-Ersatzmaterial herstellen, und welche Designanforderungen gelten für diese Anwendung? ... Es gibt zahlreiche Wege, von denen einige sehr aufregend sein können."
Letztendlich würde die Synthese von Elfenbein für den Massenkonsum Partnerschaften mit der Industrie erfordern. Das Wissen über die molekularen Eigenschaften von Elfenbein könnte jedoch für Biologen, Ingenieure und Naturschützer von Nutzen sein. Vollrath weist darauf hin, dass sich Elefantenelfenbein von anderen Elfenbeinen unterscheidet; Seine innere Architektur unterscheidet sich von der von Mammuten oder Narwalen, und es wurden gelegentlich Unterschiede zwischen dem Elfenbein von Elefanten aus verschiedenen Regionen und Umgebungen festgestellt.
„Es wäre interessant herauszufinden, ob es einen historischen oder einen evolutionären Grund für diese Unterschiede gibt und ob sie Auswirkungen auf die Zähigkeit und die mechanischen Eigenschaften haben“, sagt Vollrath.
Ein besseres Verständnis dieser Unterscheidungen könnte auch bei der Verfolgung des illegalen Elfenbeinhandels hilfreich sein. Vollrath spekuliert, dass, wenn es starke Unterschiede zwischen Elfenbein aufgrund von Umwelt- oder genetischen Faktoren gibt, Naturschützer diese Daten verwenden könnten, um die Herkunft des Tieres zu verfolgen, von dem das beschlagnahmte Elfenbein stammt. Dies könnte die Methode des genetisch basierten Elfenbein-Trackings ergänzen, über die Elizabeth Kolbert kürzlich für das Smithsonian Magazine berichtet hat, in dem Forscher spezifische genetische Mutationen, die in Elfenbein gefunden wurden, mit bekannten Elefantenpopulationen in Beziehung setzen .
Dennoch sind sich nicht alle Experten der Naturschutzpolitik einig, dass es überhaupt eine gute Idee wäre, dem Markt überzeugendes künstliches Elfenbein hinzuzufügen. "Synthetische Wildtierprodukte, die wie echte Produkte aussehen, verringern die Nachfrage höchstwahrscheinlich nicht und können sie sogar stimulieren", sagt Leigh Henry, Senior Policy Advisor beim World Wildlife Fund, per E-Mail. "Darüber hinaus können ähnliche Produkte den illegalen Handel abdecken und die Arbeit von Vollzugsbeamten erheblich erschweren."
Es wird komplizierter. Wenn synthetisches Elfenbein erschwinglich wäre, reichlich vorhanden ist und von den Verbrauchern als akzeptabler Ersatz angesehen wird, könnte es den Preis für echtes Elfenbein so weit senken, dass Wilderei nicht mehr angeregt wird, sagt Carolyn Fischer, Senior Fellow bei Resources for the Future, die akademische Forschung zum Thema Handel mit wild lebende Produkte. Aber wenn die Verbreitung von künstlichem Elfenbein das Stigma beseitigt, echtes Elfenbein zu besitzen, könnte dies den gegenteiligen Effekt haben.
"Letztendlich hängt der Nettoeffekt davon ab, ob die Fülle an Ersatzstoffen die Preise stärker senkt, als es die Nachfrage beflügelt, indem sie das Stigma mindert", sagte Fischer per E-Mail.
Die Festlegung der richtigen Strategie zur Bekämpfung der Elefantenwilderei erfordert zwangsläufig eine Kombination der fachübergreifenden Anstrengungen von Experten. In der Zwischenzeit könnte Vollraths Arbeit, um herauszufinden, was Elfenbein so einzigartig macht, einigen dieser anderen Bereiche von der Technik bis zum Design zugute kommen. Ein viel zitiertes Plus des Artenschutzes ist es schließlich, die von der Evolution entwickelten chemischen, physikalischen und technischen Innovationen zu bewahren, damit die Menschen sie verstehen und für ihre Zwecke anpassen können.
Über die Zusammenarbeit zwischen Biologen und Ingenieuren sagt Bühler: "Ich glaube, es ist ein lohnender Fokus, und es kann viele gegenseitige Vorteile geben."
