Arbeitsblatt: Bionik Haihaut

Datum: Fortbewegung im Wasser – Thema 2 PA 2a Der HaihautEffekt Name: HaihautEffekt: Warum können Haie so schnell schwimmen und wie können wir die Erkenntnisse in der Technik anwenden? Beschreibung: Im vorliegenden Posten lernst du welchen Einfluss die Oberfläche eines Objekts auf die Fortbewegung im Wasser hat und lernst die Struktur der Haihaut kennen. Material: 4 Holzklötze mit unterschiedlicher Beschichtung 1 Holzbrett Auftrag: 1. Führe das Experiment durch und beantworte die Fragen. 2. Führe den Auftrag gemäss beiliegendem Arbeitsblatt aus. 1 Experiment: Vor dir liegen nummerierte Klötzchen. Jedes ist mit einem anderen Material beklebt. Diese Klötzchen kannst du nachher auf dem Brett herunterrutschen lassen. Was denkst du, welches ist schnell, welches ist langsam? Notiere deine Vermutung und Begründe sie: Schnellstes: Zweitschnellstes: Langsamstes: Begründung: Lasse die Klötzchen nun mehrmals gleichzeitig hinunterrutschen bis du sicher bist, welches wie schnell war. Notiere dir das Ergebnis: Schnellstes: Zweitschnellstes: Langsamstes: Wo war deine Vermutung richtig, wo nicht? Welche Erkenntnisse hast du aus dem Experiment gewonnen? 2 3 Auftrag: Lies den Text gut durch und markiere mit einem Leuchtstift 510 wichtige Stichworte oder Sätze. Haie sind Fische. Sie gehören der Klasse der Knorpelfische an. Es gibt ca. 500 Arten, welche sich in ihrer Grösse und Form unterscheiden. Sie sind in allen marinen Lebensräumen anzutreffen, in der Hochsee, aber auch in der Tiefsee und in flachen Küstengewässern. Haie vermehren sich nur langsam. Dies liegt zum Einen daran, dass sie sehr lange haben, bis sie ausgewachsene, geschlechtsreife Tiere sind – dies kann nämlich bis zu 30 Jahren dauern, andererseits bekommen viele auch nur alle zwei Jahre wenige Jungtiere. Neben dem Menschen haben die Haie auch noch andere natürliche Feinde. Kleinere Haie werden von grösseren Haien bedroht. Sie werden aber auch von Robben, Rochen und Seevögeln bedroht. Grössere Haie müssen sich vor Schwertwalen und Pottwalen in Acht nehmen. Haihaut Die Haihaut besteht aus so genannten Placoidschuppen. Diese Schuppen entsprechen kleinen Zähnchen mit einer Rillenstruktur welche sich nahtlos über den gesamten Körper erstrecken. Diese Rillen verlaufen in Strömungsrichtung, das heisst sie sind dynamisch. Streicht man einem Hai von Kopf bis Fuss über die Haut, fühlt sich diese daher glatt an, streicht man in umgekehrter Richtung darüber, fühlt sie sich rau an. Biologen haben die Beobachtung gemacht, dass diese Schuppenoberfläche bei schnell schwimmenden Haien stärker ausgeprägt ist, als bei langsam schwimmenden Haien. Der Professor WolfErnst Reif wollte herausfinden, ob diese Hautstruktur einen Zusammenhang mit der Geschwindigkeit der Haie hat. Er machte einige Versuche und 4 erkannte, dass die Rillen bei hohen Geschwindigkeiten die Querströmung herabsetzen und somit die Reibung zwischen Haut und Wasser verringern. Dank den Rillen entstehen also viel weniger bremsende Wirbel. Der Reibungswiderstand kann um ganze 10% verringert werden. Dieser Effekt funktioniert aber nur beim schnellen schwimmen, beim langsamen schwimmen sind glatte Oberflächen optimaler. Diese Haut sorgt jedoch nicht nur dafür, dass die Tiere schneller schwimmen können, weiter schützt sie auch vor dem Bewuchs mit fremden Organismen. Weil die kleinen Hautzähne nämlich immer in Bewegung sind, wird es für die fremden Organismen schwieriger an der Haut zu haften. Welche besonderen Eigenschaften hat die Haihaut? Kreuze die richtigen Aussagen an. Verbessere die Aussage, falls sie falsch ist. Haie haben eine sehr glatte Haut und können daher sehr schnell schwimmen. Verbesserung: Die Hautstruktur der Haie verringert den Reibungswiderstand um 10%. Verbesserung: Die Haihaut besteht aus einer Art Schuppen, beziehungsweise aus kleinen Zähnchen mit einer Rillenstruktur. Verbesserung: Durch die Rillen entstehen viele kleine Wirbel, welche den Hai vorantreiben. Verbesserung: Wo und wie könnten die Erkenntnisse über die Struktur der Haihaut in der Technik umgesetzt werden? Nenne mindestens 3 Beispiele. 5 6