Physik in der Tierwelt: Tukan und sein Schnabel

Selbst diejenigen Menschen, die sich überhaupt nicht an Vogelarten orientieren und nicht wissen, wie ein Vogel aussieht, erkennen den Vertreter der Tukanfamilie leicht . Tukane leben in den Ebenen und Gebirgsregenwäldern Nord- und Südamerikas, normalerweise in Baumhöhlen. Die meisten Vögel dieser Familie haben einen unverhältnismäßig großen Schnabel. Normalerweise ist es sehr hell gefärbt.

Der Tukanschnabel erreicht etwa die halbe Länge des Vogelkörpers. Dieses "Werkzeug" sieht sehr schwierig und unbequem aus, ist es aber nicht. Im riesigen Schnabel befinden sich viele pneumatische Hohlräume, daher ist es leicht. Aber der Schnabel des Tukans ist nicht nur leicht, sondern auch sehr stark. Dieses wahre Wunder der Natur, eines der besten technischen "Projekte" in der Tierwelt.

Ein solcher Schnabel sieht sogar ein wenig bedrohlich aus. Aber der Vogel selbst stellt für niemanden eine Bedrohung dar (außer für das Tier, das die Küken angegriffen hat). Tukane sind pflanzenfressende Vögel, die sich von Beeren und Früchten ernähren. Der Tukan braucht einen großen Schnabel, um die Früchte von dünnen Zweigen zu pflücken, denen das Gewicht des Vogels nicht standhält. Dank des langen Schnabels kann der Tukan die Frucht erreichen, die weit außerhalb der Reichweite der meisten anderen pflanzenfressenden Vögel hängt. Tukane sind auch damit beschäftigt, dass sie mit Beeren geworfen werden - und hier ist ein großer und zäher Schnabel nützlich.

Um das Halten und Öffnen der Früchte zu erleichtern, befinden sich am Ende des Schnabels Kerben. Die lange und klebrige Zunge hilft auch bei dieser „Arbeit“. Eine Reihe von Experten glauben, dass der große und helle Schnabel des Tukans ihm hilft, Verwandte zu finden und ihre eigene Anwesenheit zu erklären.

Wenn eine Person einen Tukan sieht, stellt sich am häufigsten die Frage, wie dieser Vogel schläft. Wie kannst du mit so einem Schnabel schlafen? Die Antwort ist einfach. Wir ruhen den Vogel in einer tiefen Mulde und werfen ihm einen Schnabel auf den Rücken. Es passt perfekt dort. Der Schwanz faltet sich über der Brust und ein großer Tukan verwandelt sich in eine mittelgroße gefiederte Kugel.

Schnabelbau

Wie oben erwähnt, ist der Schnabel eines Tukans überhaupt nicht so schwer, wie es scheinen mag. Der Schnabel ist sehr langlebig, besteht jedoch aus leichtem Material mit einer großen Anzahl von pneumatischen Hohlräumen. Der Tukanschnabel wird nicht nur von Ornithologen untersucht, sondern auch von Wissenschaftlern anderer Fachrichtungen, beispielsweise Materialwissenschaftlern. Marc A. Meyers, Materialwissenschaftler an der University of California, studierte den Schnabel am besten.

Er fand heraus, dass der obere Teil des Schnabels aus Knochengewebe und Membranen besteht. So etwas könnte aus Schaum entstehen, der schnell aushärten kann. Dieser Knochenschaum befindet sich zwischen den äußeren Keratinschichten. Diese Substanz ist zum Beispiel Teil unserer Nägel. Die „schaumige“ Struktur des Tukanschnabels sorgt für seine Festigkeit und Leichtigkeit. Die äußere Schicht des Knochengewebes ist eine Ansammlung einer großen Anzahl von Schichten kleiner sechseckiger Fliesen. Die Breite der Fliese beträgt ungefähr 50 Mikrometer und die Dicke beträgt ungefähr 1 Mikrometer. Das Knochenmaterial ist oben mit miteinander verbundenen Keratinflocken bedeckt.


Die Oberfläche des Schnabels eines Tukans ist mit mehreren Schichten Keratinplatten bedeckt

Mark Meyers, ein Spezialist für Materialwissenschaften, führte eine Computersimulation durch und stellte fest, dass das Design des Tukanschnabels nahezu perfekt ist. "Es ist, als ob der Tukan ein tiefes Wissen über den Maschinenbau hätte ", sagt Myers. "Die große Überraschung ist, dass die zweischichtige Struktur des Schnabels ein wirkungsvolles Aufprallenergie-Absorptionssystem erzeugt." Die Struktur des Schnabels ähnelt der inneren Struktur menschlicher Knochen. Aber in den Knochen gibt es keinen „Knochenschaum“, der sich im Schnabel des Vogels befindet.



Kürzlich auch enthülltdass der Schnabel des Tukans dem Vogel hilft, seine Körpertemperatur zu regulieren. Es arbeitet nach dem Prinzip eines Autokühlers. Wenn es heiß wird, erwärmt sich der Schnabel des Tukans sehr schnell und nimmt die Wärme des Körpers auf. Übermäßige Wärmeenergie wird dann in der Luft abgeführt.

Im Schnabel der Tukane eine große Anzahl von Blutgefäßen. Mit einem speziellen Mechanismus kann der Vogel den Blutfluss erhöhen oder begrenzen. Infolgedessen kühlt sich der Körper des Vogels in der Hitze ab, und wenn es kalt wird, wird die Körperwärme zurückgehalten.


Nachdem Experten die strukturellen Merkmale von Tukanschnäbeln untersucht hatten, begannen sie, starke und leichte Materialien mit einer Struktur zu entwickeln, die der Struktur von Tukanschnäbeln ähnelt. Solche Materialien können erfolgreich in der Industrie eingesetzt werden. Zum Beispiel, um einen effektiven und zuverlässigen Stoßfänger für ein Auto oder ein leichtes und langlebiges Teil für ein Flugzeug herzustellen.

Die Untersuchung der strukturellen Merkmale des Tukanschnabels ist noch nicht abgeschlossen. Und wer weiß, vielleicht können Wissenschaftler mehr als ein Geheimnis dieses wunderbaren Werkzeugs enthüllen.

Source: https://habr.com/ru/post/de397531/