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25.05.2016

Silberkleid gegen die Wüstensonne

Wie sich Ameisen in der Sahara vor Hitze schützen

Vierzig oder sogar fünfzig Grad im Schatten sind in der Sahara keine Seltenheit – doch Schatten ist rar in der größten Wüste der Erde. Für Ausflüge in der Mittagshitze hat sich die in der zentralen Sahara beheimatete Silberameise daher eine reflektierende Schutzkleidung zugelegt: Ihre Behaarung wirft das Sonnenlicht zurück und lässt die Insekten silbrig schimmern. Eine belgische Forschergruppe ist nun dem optischen Geheimnis dieser Haare auf die Spur gekommen.

Wie eine silberne Rüstung wirkt das Haarkleid der besonders langbeinigen Silberameise. Kein Wunder: Die Haare reflektieren das Licht wie ein Spiegel. Foto: P. Landmann, Willot et al., Creative Commons Attribution License (CCAL)

Der erste Schutzmechanismus gegen die Hitze sind die langen Beine der fleißigen Tiere: Sie verleihen ihnen Bodenfreiheit, wenn der Untergrund zur heißen Angelegenheit wird. Doch auch gegen die von oben erbarmungslos vom wolkenlosen Himmel brennende Sonne hat sich im Lauf der Evolution ein raffinierter optischer Mechanismus entwickelt: Die Haare wirken als Prismen, die das Licht komplett reflektieren – ein Effekt, der als sogenannte Totalreflexion bekannt ist.

Fällt Licht schräg in ein Prisma – klassischerweise ein zu einem Dreieck geschliffenes Glas –, so wird es an den Grenzflächen gebrochen. Überschreitet jedoch der Einfallswinkel einen bestimmten Wert, so findet Totalreflexion statt. Das Licht wird dann nicht mehr in seiner Bahn geknickt, sondern es wird zurückgeworfen – genau wie in einem Spiegel. Der Einfallswinkel in das Prisma entspricht dann dem Ausfallswinkel. In vielen optischen Geräten, beispielsweise in sogenannten Prismenferngläsern, macht man sich diesen Effekt zunutze.  

Die Silberameise ist das einzige bekannte Tier, dessen Färbung von einer solchen Totalreflexion bestimmt wird, fanden die Wissenschaftler um Quentin Willot von der Freien Universität in Brüssel nun heraus. Die innere Struktur eines jeden Haars wirkt dabei wie ein Prisma, in dem Totalreflexion stattfindet, ergab die Untersuchung mit einem hochauflösenden Elektronenmikroskop.

Die Reflexion des Lichts bewirkt nämlich zunächst einmal, dass die Insekten silbrig glänzen, als trügen sie eine spiegelnde Rüstung. Doch sie bewirkt auch, dass ein Großteil des einfallenden Lichts zurückgeworfen wird und den Körper der Tiere gar nicht erreicht. Dank ihrer Haare reflektieren die Tiere zehnmal mehr Licht als Ameisen ohne die Haare mit dem besonderen optischen Effekt, entdeckten die Forscher, als sie zu einem drastischen Mittel griffen: Sie rasierten einigen Testameisen die Haare ab. Aus der Ameisenrasur folgte noch eine weitere Erkenntnis: Die Haare reduzieren im Sonnenlicht die Körpertemperatur der Insekten um rund 2 Grad Celsius. (ud)