Achrai, B. & H. D. Wagner (2017): The turtle carapace as an optimized multi-scale biological composite armor – A review. – Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 73: 50-67.
Der Schildkrötencarapax als optimierte multifunktionelle biologisch zusammengesetzte Panzerung – Eine Übersicht.
DOI: 10.1016/j.jmbbm.2017.02.027 ➚
Der Schildkrötencarapax, als der obere Teil des Panzers, ist eine bemerkenswerte multifunktionelle, dermale (Haut-)Panzerung, die evolvierte um verschiedenste Arten von hohen natürlich vorkommenden Stressfaktoren entgegen zu wirken. Dieses von Keratin überzogene knöcherne „Exoskelett“ weist eine ganze Reihe von strukturellen Besonderheiten auf. Dazu zählen abwechselnd vorkommende harte und flexible Komponenten, das in Schichten aufeinanderlegen von graduell unterschiedlichen Elementen die so angeordnet sind, dass sie das Reptil vor Beutegreiferattacken sowie vor Stürzen und Quetschungen schützen. Hier liefern wir eine Übersichtsarbeit über die vielfältigen, hierarchisch angeordneten Strukturen des Schildkrötenpanzers und zu den damit korrespondierenden mechanischen Eigenschaften. Wir zeigen wie die mikroskopischen Muster des Carapax die verschiedenen makroskopischen Eigenschaften in Bezug auf die Schutzfunktionen beeinflussen einschließlich von dynamischen und zyklisch einwirkenden Kompressionen (Drücken) sowie Verformungen und Belastungen. Zusätzlich gehen wir auch auf die Hydration (Flüssigkeitsversorgung) ein, die eine Grundvoraussetzung für die optimalen physiologisch-mechanischen Eigenschaften dieses biologischen Materials darstellt sodass wir es deshalb illustrierter Form aufzeigen. Wir diskutieren auch dem Carapax nachempfundene, technische Designs die Vorteile gegenüber mehr traditionellen Strategien für Materialien die gegenüber solchen Belastungen resistent sein sollen bieten und die neue mechanistische Erkenntnisse liefern.
Kommentar von H.-J. Bidmon
Eine schöne Übersichtsarbeit in der auch die früheren Arbeiten zu diesem Thema einbezogen sind und die nicht zu Letzt auch wieder klar belegen, dass auch der harte Schildkrötenpanzer als biologisches Gewebe von der Wasserversorgung in seiner biologisch-physikalischen wie auch biochemischen (siehe Jackson et al. 2007) Funktion abhängig ist. Ein Umstand den wir ja meist nur unter dem Formaspekt (Höckerbildung) diskutieren.
Literatur
Jackson, D. C., S. E. Taylor, V. S. Asare, D. Villarnovo, J. M. Gall & S. A. Reese (2007): Comparative shell buffering properties correlate with anoxia tolerance in freshwater turtles. – American Journal of Physiology – Regulatory, Integrative and Comparative Physiology 292(2): R1008-R1015 oder Abstract-Archiv.
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