Seepferdchenschwänze sind eigentümliche Anhänge. Im Gegensatz zu den meisten Tieren hat der Querschnitt eines Seepferdchenschwanzes eher die Form eines quadratischen Prismas als des üblichen Zylinders. Seepferdchen, die noch mystischer werden, benutzen ihre Schwänze nicht zum Schwimmen wie andere Fische, sondern als riesige Finger, um sich auf Korallen zu verankern oder leckere Garnelen zu schnappen, die zu nahe kommen.
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Der Seepferdchenschwanz ist so eigenwillig, dass er für den Bereich der Robotik von Vorteil sein könnte. Amerikanische und belgische Forscher suchen nach Hinweisen für eine bessere Gestaltung flexibler, aber starker Greifvorrichtungen. Wie sie heute in Science berichten, könnten von Seepferdchen inspirierte Kreationen in Such- und Rettungsmissionen, in der Industrie, in der Medizin und in anderen Bereichen Anwendung finden.
Während einige Tiere Greifschwänze haben - Affen, Opossums und Chamäleons, um nur einige zu nennen - ist der Schwanz des Seepferds einzigartig stark. Einheimische Rüstungen in Form von Skelettplatten bedecken die Körper von Seepferdchen - Schwanz eingeschlossen. Trotz der starren Materialien ist der Seepferdchenschwanz fast so flexibel wie die fleischigeren Schwänze seiner Landbewohner.
"Die Natur macht die Dinge gerade stark genug, um nicht zu zerbrechen, und dann flexibel genug, um eine breite Palette von Aufgaben zu erledigen", sagt Ross Hatton, stellvertretender Professor für Robotik an der Oregon State University, in einer Erklärung. "Deshalb können wir viel von Tieren lernen, die die nächste Generation von Robotern inspirieren werden."
Hatton und seine Kollegen beschlossen, insbesondere Seepferdchenschwänze zu untersuchen, da sie vermuteten, dass sich die seltsame quadratische Struktur aus einem bestimmten Grund entwickelt haben muss, und diese Tiere möglicherweise mit einigen einzigartigen Fähigkeiten ausstatten. Um ihre Vermutung auf die Probe zu stellen, erstellten sie Computermodelle und 3D-Darstellungen von Seepferdchenschwänzen, die - wie in der Natur üblich - aus 36 quadratischen Segmenten bestehen, die wiederum aus vier L-förmigen Platten bestehen. In der Mitte wird die Wirbelsäule durch Bindegewebe an Ort und Stelle gehalten.
Seepferdchenschwänze werden eher zum Greifen als zur Fortbewegung verwendet und sind sowohl flexibel als auch einzigartig stark. (Video mit freundlicher Genehmigung von Dominique Adriaens, UGent)Sie erstellten auch ein digitales und 3D-gedrucktes Modell aus überlappenden runden Strukturen - das Äquivalent dazu, wie ein Seepferdchenschwanz aufgebaut wäre, wenn er wie die Schwänze der meisten anderen Tiere geformt wäre. Ihre zylindrische Kreation ist anders als alles, was in der Natur zu finden ist, aber sie hat dem Team einen Vergleichspunkt gegeben, um die Fähigkeiten des Vierkantschwanzes zu testen.
Die Forscher führten Experimente an beiden Modellen durch, bei denen sie verschiedene Grade von Quetsch- und Verzerrungsdruck anwendeten. Sie stellten fest, dass der zylindrische Schwanz geglättet und beschädigt wird, wenn genügend Kraft ausgeübt wird. Der quadratische Schwanz wird jedoch abgeflacht, indem seine Knochenplatten aneinander vorbeigleiten, Schäden von der Wirbelsäule ablenken und ihm die Fähigkeit geben, zuvor mehr Energie aufzunehmen Es ist kaputt.
Dieser mechanische Trick verleiht dem Schwanz des Seepferdchens die Kraft, den Kiefern einiger potenzieller Raubtiere zu widerstehen, und die Elastizität, nach dem Abwickeln schnell und fast mühelos an seinen Platz zurückzukehren. Darüber hinaus weist der quadratische Schwanz im Vergleich zu einem kreisförmigen Schwanz mehr Kontaktpunkte mit den Oberflächen auf, auf denen er greift, wodurch er eine geschicktere Greifvorrichtung darstellt. Der runde Schwanz hatte einen größeren Bewegungsspielraum - aber dieser Vorteil kostete Kraft und Haltbarkeit.
Modelle des zylindrischen Schwanzes links und des Vierkant-Prismen-Schwanzes. (Michael M. Porter, Clemson University) In den Händen von Menschen könnte ein Roboter-Seepferdchenschwanz ein Segen sein, um sicher durch enge Spalten im menschlichen Körper zu navigieren und dann eine Operation durchzuführen oder um die Unebenheiten eines eingestürzten Gebäudes zu erkunden und Trümmer zu entfernen, die die Rettung eines Opfers blockieren. Diese Anwendungen sind jedoch wahrscheinlich noch Jahre von der Realisierung entfernt.
In der Zwischenzeit hat das Team zumindest das Rätsel gelöst, warum Seepferdchen quadratische Geschichten haben. Wie sie in dem Artikel bemerken, "sind Konstruktionsentwürfe ein bequemes Mittel, um schwer zu beantwortende biologische Fragen zu beantworten, wenn biologische Daten nicht vorhanden oder schwer zu erhalten sind."
