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Ein eindrucksvolles Rasterelektronenmikroskop-Bild von Spinnenseide gewann den ersten Preis beim Fotowettbewerb der Royal Society 2025. Die preisgekrönte Aufnahme — eine vergrößerte Untersuchung der Seide einer Netzfangspinne — zeigt eine zusammengesetzte Struktur, die extreme Elastizität mit hoher Zugfestigkeit verbindet und sowohl ein fesselndes Bild liefert als auch neue Hinweise für die Forschung an Biomaterialien bietet.
Ein für die Jagd konstruiertes Netz
Die ausgezeichnete Mikroaufnahme zeigt Seidenfasern von Asianopis subrufa, einer als Netzfang- oder Lauerraubspinne bekannten Art. Im Gegensatz zu Radnetzbauern, die ihre Netze passiv abwarten, halten Netzfangspinnen ein kleines, rechteckiges Netz zwischen ihren Vorderbeinen und schleudern es aktiv über ahnungslose Insekten. Unter dem Rasterelektronenmikroskop erscheint die Seide als verschachtelte Architektur: ein elastischer Innenkern, umgeben von mehreren Schichten steiferer Filamente mit unterschiedlichen Durchmessern. Diese feinen strukturellen Details sind auf anderen Vergrößerungsstufen nicht erkennbar und eröffnen ein tieferes Verständnis dafür, wie biologische Materialien funktional gestaltet sind.
Die Kombination aus dehnbarem Kern und geschichteter, belastbaren Ummantelung erklärt, wie das Netz sich schnell verformen kann, um Beute einzuschließen, und zugleich dem Zerreißen widersteht. Das Bild hebt nicht nur die biologische Raffinesse der Jagdwerkzeuge einer einzelnen Räuberart hervor, es liefert auch messbare mikrostrukturelle Details, die Materialwissenschaftler nutzen können, um Lastverteilung, Ermüdungsbeständigkeit und Energieabsorption in Faserverbundwerkstoffen zu modellieren. Solche quantitativen Daten sind essenziell, wenn es darum geht, natürliche Bauprinzipien in technische Anwendungen zu übertragen.
Warum die Mikrostruktur wichtig ist
Die Elektronenmikroskopie macht Merkmale sichtbar, die bei geringerer Vergrößerung unsichtbar bleiben — submikronale Fibrillen, Grenzflächen zwischen Schichten und Bereiche variierender Dichte. Diese Mikrostrukturen steuern mechanische Eigenschaften wie den Youngschen Modul (Steifigkeit), die Dehnbarkeit (Extensibilität) und die Zähigkeit. Für Ingenieure, die flexible, zähe Fasern für Anwendungen von medizinischen Nähten über Textilien bis hin zur Soft-Robotik entwerfen, sind solche natürlichen Blaupausen von unschätzbarem Wert. Die detaillierte Beschreibung von Schichtstärke, Fibrillenorientierung und Übergangsregionen erlaubt numerische Simulationen mittels Finite-Elemente-Methoden (FEM) und datengetriebener Materialmodellierung, wodurch Vorhersagen zur Belastbarkeit und Lebensdauer von Fasern präziser werden.
Bereits heute haben Biomimikry-Projekte Konzepte der Spinnenseide aufgegriffen, um synthetische Fasern mit verbesserter Zähigkeit und Zugfestigkeit zu entwickeln. Forscher arbeiten mit rekombinanten Spidroinen, gezielt gesteuerter Polymerisation und Techniken wie Electrospinning, um Faserarchitekturen nachzubilden, die sowohl Energie absorbieren als auch wieder freisetzen können. Der Gewinn der Royal Society lenkt die Aufmerksamkeit wieder gezielt auf Netzfangspinnen: Deren Seide muss die kinetische Energie einer Flugfang-Beute aufnehmen und dissipieren — eine funktionelle Herausforderung, die sich von den statischen Lastaufgaben eines Radnetzes unterscheidet. Daraus ergeben sich spezifische Anforderungen an die Materialauslegung, etwa an die Kombination aus elastischen und viskoelastischen Komponenten, an Grenzflächenmechanik und an das Zusammenspiel mehrerer Skalen von Nanofibrillen bis zu Makrostrukturen.
Weitere bemerkenswerte Gewinner und globale Motive
Fotograf: Peter Hudson
In der Kategorie Tierverhalten zeigte Peter Hudson zwei männliche Großpräriehühner (Tympanuchus cupido) in einer dramatischen Balz- oder Revierdarstellung. Die Aufnahme friert den Moment von Sprüngen und Drängeln ein, die zur Dominanzbehauptung und Partneranziehung dienen — ein anschauliches Beispiel dafür, wie Verhaltensfotografie Paarungsstrategien und territoriales Verhalten beleuchten kann. Solche visuellen Dokumente sind für Verhaltensökologen wertvoll, weil sie zeitliche Abläufe, Körperhaltung und Interaktionsdistanzen quantifizieren, die in Beobachtungsstudien oft schwer zu erfassen sind.
Fotograf: Filippo Carugati
Filippo Carugatis Beitrag in der Ökologie-Kategorie zeigt Kaulquappen, eingebettet in eine gallertartige Matrix an der Rinde eines Baumes in Madagaskar — vermutlich von Guibemantis liber. Solche Feldaufnahmen dokumentieren frühe Entwicklungsstadien und Mikrohabitate, die für Schutz- und Managementpläne in Biodiversitäts-Hotspots von entscheidender Bedeutung sind. Sie liefern Hinweise auf Fortpflanzungsstrategien, Habitatansprüche und mögliche Bedrohungen durch Habitatverlust oder Klimawandel, und unterstützen so gezielte Naturschutzmaßnahmen.
Fotograf: Irina Petrova Adamatzky
Irina Petrova Adamatzky erreichte den zweiten Platz in der Kategorie Tierverhalten mit einem Bild des Atlasfalters (Attacus atlas), das seine schlangenähnlichen Flügelspitzen hervorhebt — ein klassisches Beispiel morphologischer Mimikry, die die Prädation durch Vögel reduziert. Solche morphologischen Anpassungen sind wichtige naturhistorische Belege dafür, wie visuelle Täuschungen im Lauf der Evolution selektiert werden und welche Rolle sie für das Überleben spielen.
Fotograf: Felipe Rios Silva
In der Kategorie Erde- und Klimawissenschaft dokumentiert Felipe Rios Silva Küsten-Stratocumulus-Wolken über der Atacama-Wüste und rückt damit Forschung zu Nebel-Ernte-Techniken in den Fokus. Solche Techniken wandeln Meeresfeuchte in Trinkwasser um und sind für trockene Küstengemeinden potenziell lebensrettend. Fotografische Belege dieser Art helfen dabei, die lokalen meteorologischen Bedingungen, Häufigkeit und Dichte von Nebelereignissen zu kommunizieren und so die Planung und Bewertung von Nebelsammelsystemen zu unterstützen.
Fotograf: Aman Chokshi
Aman Chokshi hielt den antarktischen Sonnenaufgang nach sechs Monaten Polarnacht fest und schuf ein 360°-Panorama, das in eine stereografische „Little Planet“-Ansicht transformiert wurde. Das Bild, eingefasst von grünen und violetten Polarlichtern und gekrönt von der Milchstraße, erforderte extreme Kältevorsorge für die Kameraausrüstung und viel Geduld bei -70 °C Böen. Solche Aufnahmen sind nicht nur ästhetisch beeindruckend, sondern dokumentieren auch Umweltbedingungen, Lichtphänomene und atmosphärische Sichtverhältnisse, die für klimatologische und astrophysikalische Studien relevant sind.
Wissenschaftliche und technologische Implikationen
Hochaufgelöste Bilder wie diese dienen zwei zentralen Zwecken: Sie dokumentieren natürliche Phänomene mit wissenschaftlicher Präzision und sie katalysieren interdisziplinäre Forschung. Materialwissenschaftler gewinnen quantitative Muster für das Faserdesign; Ökologen und Naturschützer erhalten visuelle Aufzeichnungen seltener Verhaltensweisen und Lebensstadien; Atmosphärenforscher können fotografische Evidenz nutzen, um klimabezogene Forschung für die Öffentlichkeit und politische Entscheidungsträger verständlich darzustellen. Die Kombination aus Mikroskopie, Feldarbeit und kreativem Blick öffnet neue Wege, biologische Lösungen in Ingenieurprozesse zu übersetzen und so nachhaltige Innovationen zu fördern.
Konkrete technologische Anknüpfungspunkte sind vielfältig: die Entwicklung leichterer und zäherer Textilfasern, verbesserter chirurgischer Nähmaterialien (medizinische Fäden mit höherer Ermüdungsbeständigkeit), passiver Energiespeicherung in flexiblen Bauteilen, sowie neuartige Verbundwerkstoffe für Luft- und Raumfahrtanwendungen. Zudem ermöglichen detaillierte Bilder die Validierung von Herstellungsverfahren wie kontrollierter Faserorientierung, Schichtaufbau und thermomechanischer Behandlung, die alle direkten Einfluss auf die mechanischen Kennwerte haben.
Expertinnen- und Experteneinschätzungen
„Dieses Mikrofoto ist mehr als ein schönes Bild,“ sagt Dr. Lena Ortiz, eine Materialwissenschaftlerin, die sich auf bioinspirierte Fasern spezialisiert hat. „Es liefert eine präzise morphologische Karte, mit der wir Hypothesen testen können, wie geschichtete Mikrostrukturen Elastizität und Festigkeit abstimmen. Die Übertragung dieser Muster in synthetische Polymere könnte zu leichteren, zäheren Textilien und leistungsfähigeren medizinischen Nähten führen.“ Dr. Ortiz betont zudem, dass die Messbarkeit von Schichtdicken, Fibrillendichte und Grenzflächenmechanik die Entwicklung neuer Modelle für Ermüdung und Bruchvorhersage beschleunigt.
Bilder aus internationalen Wettbewerben wie dem der Royal Society zeigen, wie Mikroskopie, Feldforschung und kreative Bildsprache zusammenwirken, um wissenschaftliches Verständnis voranzubringen und technologische Innovation zu inspirieren. Von winzigen Seidenfibrillen bis zu polaren Panoramen erzählt jedes Foto eine datenreiche Geschichte darüber, wie die Natur Ingenieurprobleme löst — und liefert gleichzeitig konkrete Hinweise darauf, wie solche Lösungen in nachhaltige Technik umgesetzt werden können.
Für Forscher, Designer und Innovationsmanager sind solche visuellen Datensätze Ausgangspunkt für interdisziplinäre Zusammenarbeit: Biologen liefern Artenkenntnis und Funktionshypothesen, Materialwissenschaftler quantifizieren Mikroarchitekturen, Ingenieure entwickeln Simulationsmodelle, und Produktentwickler transferieren die Erkenntnisse in Prototypen. Diese Kette von der Entdeckung bis zur Anwendung ist genau das, was Bioinspiration in der Praxis wirkungsvoll macht.
Quelle: smarti
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