Ein Käfer als hochempfindlicher Feuermelder

Forscher haben einen empfindlichen Brandsensor entwickelt. Als Vorbild dienen die sensiblen Sinnesorgane des Schwarzen Kiefernprachtkäfers

Wissenschaftler von der Universität Bonn bieten eine Alternative zu den handelsüblichen, teuren Waldbrand-Infrarotsensoren: einen bionischen Detektor, dessen Prinzip die Zoologen dem Schwarzen Kiefernprachtkäfer (Melanophila acuminata) abgeschaut haben. Der kleine Krabbler, der auch in europäischen Wäldern anzutreffen ist, lebt vorzugsweise auf verbrannten Baumstämmen. Dort wachsen die Larven heran, ernähren sich von verbranntem Holz.

Damit der Käfer Waldbrände aufstöbern kann, helfen ihm sehr empfindliche Sinnesorgane: Diese speziellen Biorezeptoren, die Feuer angeblich noch in 80 Kilometer Distanz wahrnehmen können, sitzen an der Unterseite des Tierchens. Dort verfügt das Insekt über kleine Gruben, die mit je 80 so genannten Sensillen – Kleinstsinnesorgane – gefüllt sind. Sie bestehen hauptsächlich aus kleinen Kugeln des Materials „Kutikula“, woraus auch der Panzer des Käfers beschaffen ist.

Trifft dieser Sensor nun auf Infrarotstrahlung der Wellenlänge von zirka drei Mikrometern, die bei Waldbränden entsteht, erwärmt sich die Kutikula-Kugel und weitet sich aus. Dabei wird ein fingerförmiger Fortsatz in der „Sinnesorgankugel“ aktiviert. Der gibt dem Käfer das entscheidende Signal: „Hier ist ein Waldbrand in der Nähe!“ Der Bonner Zoologe Helmut Schmitz freut sich: „Diese Eigenschaft der Prachtkäfer ist eine erstaunliche Leistung. Sie sind lebende Brandmelder.“ Fortan kannten die Wissenschaftler nur ein Ziel: Sie wollten das komplizierte Ortungssystem nachbauen.

Und nach jahrelangen Versuchen sind die Bonner Biologen endlich am Ziel: Sie haben mit simplen Methoden eine funktionstüchtige Kopie des Käferorgans geschaffen: Statt der „Kutikula-Kugel“ benutzten die Forscher einfach ein Plättchen aus Polyethylen. Es absorbiert IR-Strahlung in einem ähnlichen Bereich wie das Original, dehnt sich dabei ebenfalls aus und gibt den Impuls an einen mechanischen Sensor weiter. Nach Angaben der Entwickler kostet der neuartige Brandmelder gerade mal zwei bis drei Euro. Während gewöhnliche Infrarotsensoren um das Hundertfache teurer sind.

„Das Ganze funktioniert schon ziemlich gut, wenn auch handelsübliche IR-Sensoren noch um den Faktor 100 besser sind“, meint Schmitz und bleibt optimistisch: „Wir befinden uns mit unserem einfachen Prototyp erst am Anfang dessen, was möglich ist.“

Als Nächstes will der Forscher nach weiteren infrarotsensitiven Tieren suchen und deren Mechanismus studieren. Allerdings scheint diese Gabe im Tierreich nicht sehr weit verbreitet zu sein: verfügen doch nach bisherigen Kenntnissen neben drei Käferarten nur Grubenottern und Riesenschlangen über echte Infrarot-Organe. JOACHIM EIDING