Wie Insekten die Luft aufladen

Unsere Atmosphäre wird von unsichtbaren elektrischen Strömen durchflutet – verursacht durch Gewitter, Wolken oder Vulkane und Staubstürme. Wie Wissenschaftler jetzt wissen, können Insekten jedoch auch die Luft mit Elektrizität schocken. Nach ihren Messungen tritt zum Beispiel bei Bienen das Potentialgefälle von 100 bis 1000 Volt pro Meter auf. Auch große Heuschreckenschwärme können die Luft in die gleiche Richtung und über eine große Fläche bewegen wie das Geschehen auf dem Feld. Dies zeigt den Forschern zufolge, dass solche elektrischen Ströme nicht nur durch physikalische Einwirkungen, sondern auch durch lebende Organismen und deren Verhalten entstehen können.

Wenn die Luft vor einem Gewitter oft aufgeladen wirkt, ist das kein Irrtum: Gewitterwolken und andere plötzliche Wetterereignisse erzeugen tatsächlich elektrischen Strom in der Atmosphäre. Sie tun dies aufgrund der unterschiedlichen Klimazonen, die sich in den Wolken ausbilden. Bei Gewittern werden solche Fehlerströme oft durch Blitze abgeleitet. In Vulkanwolken oder Staubstürmen kann die Wechselwirkung von Schwebeteilchen auch zur Wettertrennung und zum Einsatz von Strom führen. Manchmal blitzen Blitze auf, um dies zu bezeugen. „Aber die Erdatmosphäre ist immer mehr oder weniger elektrifiziert, selbst bei schönem Wetter und in einiger Entfernung von Gewittern“, sagten Ellard Hunting von der University of Bristol und seine Freunde Diese elektrischen Ströme spielen eine wichtige Rolle im Klima- und Luftverkehr und können auch die Bewegung von Tieren beeinflussen.

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Bienen sind Lastenträger

„Bisher untersuchen wir noch, wie verschiedene Organismen diese fast überall in der Umwelt vorhandenen elektrischen Ströme nutzen“, erklärt Hunting. Unterdessen wurde immer die Wirkung der Physik auf die Biologie untersucht, aber nicht umgekehrt. Hunting und sein Team ändern das jetzt. Sie wollten wissen, ob Insekten, besonders viele Insekten, den Strom in ihrer Umgebung beeinflussen können. „Viele Arten von Fluginsekten haben bereits gezeigt, dass sie eine elektrische Ladung im Bereich von wenigen Picocoulomb bis Nanocoulomb tragen können“, erklärten die Wissenschaftler. Um herauszufinden, wie sich der Luftstrom verändert, führten sie zunächst Messungen mit einer großen Zahl von Honigbienen durch. Dazu bringen sie einen Leistungsmesser und eine Kamera an, die auf den Boden zeigt, während die Bienen hochfliegen.

Die Messungen zeigten, dass sich der Raumverlauf in der Luft über dem Messgerät während der Passage deutlich veränderte. „Das Sperrpotential erreichte bei den meisten Bündeln 100 Volt pro Meter“, berichten Hunting und seine Kollegen. Messungen mit anderen Polen sind sogar bis zu 1000 Volt pro Meter möglich. Je dicker die Waben sind, desto stärker ist der Strom, den sie produzieren. „Diese Daten zeigen, dass die Honigbiene im Verhältnis zur Größe der Biene die größten Kosten für die Stimulierung des Luftstroms hat“, sagten die Forscher. Gleiches gilt für andere mobile Insekten wie Termiten, Ameisen, Mücken oder Heuschrecken.

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In einer sehr starken Situation wie dem Wetter

Um das Ausmaß zu bestimmen, das durch die elektrische Anziehungskraft solcher Insekten erreicht werden kann, entwickelte das Team ein spezielles Modell, mit dem sie die Stärke des elektrischen Felds anhand der Größe und Größe des Insekts berechnen können. Basierend auf den veröffentlichten Daten zur Größe des Heuschreckenzugs kamen Hunting und seine Kollegen auf Werte, die die Größe und Ursachen des Klimas darstellen. „Unsere Berechnungen zeigen, dass die Größe der Heuschrecke einen Druck erreichen kann, der den von Gewittern und Wolken übersteigen kann“, schreiben die Wissenschaftler. Im Gegensatz dazu haben Schmetterlinge, die sich normalerweise im Weltraum bewegen, weniger dichte Körper, die weniger Einfluss auf die Elektrizität der Luft haben.

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„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass große Ansammlungen von Insekten eine bisher unbekannte Quelle elektrischer Variabilität in der Umwelt sind“, sagten Hunting und sein Team. Sie vermuten auch, dass andere Organismen wie Bakterien oder Vögel die Luft um sie herum ebenfalls elektrisch verändern können. “Diese Forschung hat wichtige Auswirkungen auf viele biologische und biologische Bereiche”, sagte das Team. Denn dieser von Organismen produzierte Strom kann den Transport von Staub, Pollen oder Aerosolen in der Luft beeinträchtigen. „Es gibt viele unerforschte Verbindungen zwischen Biologie und Elektrotechnik, angefangen bei der geografischen Ebene von Mikroben im Boden über die Interaktionen von Bestäubern mit Pflanzen bis hin zu vielen Insekten“, sagte Hunting. Es gibt noch viel zu erforschen in der dynamischen Beziehung zwischen Physik und Biologie der Atmosphäre.

Quelle: Ellard Hunting (Universität Bristol) et al., iScience, doi:10.1016/j.isci.2022.105241

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