Polarbären benötigen jede Hilfe, die sie bekommen können, um in ihrer frostigen arktischen Umgebung zu überleben. Eines ihrer größten Überlebensgeheimnisse scheint fettiges Haar zu sein. Das Sebum oder Haarfett auf ihrem Fell macht es sehr schwierig für Eis, daran zu haften. Die Ergebnisse sind in einer Studie veröffentlicht, die am 29. Januar im Journal Science Advances veröffentlicht wurde, und könnten Chemikern und Ingenieuren helfen, neue Anti-Eis-Beschichtungen für strapazierfähigere Stoffe, Skier, Snowboards und mehr zu entwickeln.
Polar Tiere als Inspiration
Polarbären haben unter zwei Felllagen eine dicke Fettschicht, die dazu beiträgt, ihre innere Körperwärme einzufangen. Laut Polar Bears International halten sie diese Schichten so warm, dass erwachsene Männchen schnell überhitzen können, wenn sie rennen. Eis bildet sich auch nicht darauf, obwohl die Bären fast die ganze Zeit in und um eiskaltes Wasser verbringen.
„Tiere, die in polaren Lebensräumen leben, haben sich als Inspirationsquelle für die Entwicklung neuer anti-eisbildender Materialien herausgestellt“, sagte Richard Hobbs, ein Studienmitautor und Chemiker am Trinity College in Dublin, in einer Erklärung.
Um mehr darüber zu erfahren, sammelte das Team Haare von sechs Polarbären in freier Wildbahn. Sie maßen die Haftfestigkeit des Eises, um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie gut es am Fell haften kann. Anschließend betrachteten sie die Hydrophobie, den Prozess, der bestimmt, ob Wasser ablaufen kann, bevor es gefriert. Schließlich analysierten sie die Verzögerungszeit des Einfrierens, also wie lange es dauert, bis ein einzelner Wassertropfen bei bestimmten Temperaturen auf einer bestimmten Oberfläche gefriert. Dann verglichen sie die Leistung des Polarbärenfells mit menschlichem Haar und zwei menschengemachten Skifellen.
„Das Sebum sprang schnell als der Schlüsselbestandteil heraus, der diesen anti-eisbildenden Effekt verleiht, da wir feststellten, dass die Haftfestigkeit stark beeinflusst wurde, als das Haar gewaschen wurde“, sagte Julian Carolan, ein Studienmitautor und Doktorand am Trinity College, in einer Erklärung.
„Ungewaschenes, fettiges Haar machte es viel schwieriger für Eis, zu haften. Im Gegensatz dazu, wenn das Polarbärenhaar gewaschen und das Fett größtenteils entfernt wurde, verhielt es sich ähnlich wie menschliches Haar, an dem Eis leicht haftet, egal ob es gewaschen oder fettig ist.“
Eine coole Mischung
Nachdem sie das Haarfett als den Schlüsselbestandteil identifiziert hatten, um Eis vom Polarbärenfell fernzuhalten, führten sie eine detaillierte chemische Analyse des Sebums durch. Zuerst identifizierten sie die wichtigsten Bestandteile – Cholesterin, Diacylglyceride und Fettsäuren. Diese Mischung macht es schwierig für das Eis, am Fell zu haften.
Das Team war jedoch überrascht zu sehen, dass ein fettes Stoffwechselprodukt namens Squalen fehlte. Squalen ist in menschlichem Haar und bei aquatischen Säugetieren, einschließlich Seeottern, vorhanden – die nicht in eisigen Bedingungen leben, aber dennoch ein Fell benötigen, das sie warm hält. Es wird vermutet, dass das Fehlen des Squalens im Polarbärenhaar aus anti-eisbildender Perspektive entscheidend war.
Es bietet auch Einblicke in einige der Wege, wie andere Tiere, die in polaren Umgebungen leben, sich angepasst haben, um Eis von ihrem Fell und ihren Federn fernzuhalten. Zum Beispiel weist die Struktur der Federn von Eselspinguinen Eis ab, alles ohne das fette Fett, das Polarbären verwenden.
[Verwandt: Polarbären haben sich erst vor 70.000 Jahren an die Arktis angepasst.]
Fett als Jagdwerkzeug
Dieses Fett erklärt auch mehr über die Jagdstrategien von Polarbären und indigenen Inuit-Bevölkerungen. Polarbären setzen „Stilljagd“ ein, indem sie regungslos neben einem Atemloch im Eis liegen. Dort warten sie darauf, dass Robben auftauchen.
„Stilljagd entwickelt sich häufig zu einem ‚aquatischen Stalk‘, bei dem der Polarbär seine Hinterpfoten benutzt, um ins Wasser zu gleiten, um seine Beute zu verfolgen, und je geringer die Eishaftung, desto weniger Lärm erzeugt und desto schneller und leiser das Gleiten“, sagte Bodil Holst, eine Studienmitautorin und experimentelle Physikerin.
an der Universität von Bergen in Norwegen, in einer Erklärung.
Auch die Inuit ahmen oft die Stilljagd der Polarbären nach. Ihre traditionellen Pelzvorbereitungsmethoden schützen ebenfalls das Sebum.
„Inuit-Jagdschemel sind manchmal mit Polarbärenfell an den Füßen versehen, um Geräusche beim Bewegen auf dem Eis zu vermeiden, während die Menschen manchmal ‚Polarbärenhosen‘ tragen, um sicherzustellen, dass die gesamte Kontaktfläche mit dem Eis mit niedrig haftendem Polarbärenfell bedeckt ist für optimale Geräuschreduzierung“, sagte Holst.
Neben dem Kennenlernen dieser Meister der Anpassung kann es uns helfen, neue und sicherere Materialien zu entwickeln, die Eis abweisen.
„Wir erwarten, dass diese natürlichen Lipidbeschichtungen, die vom Bären produziert werden, uns helfen werden, neue nachhaltigere Anti-Eis-Beschichtungen zu entwickeln, die problematische ‚ewige Chemikalien‘ wie PFAS ersetzen können, die als Anti-Eis-Beschichtungen verwendet wurden“, sagte Hobbs.