Eisbildung kann bekanntlich sehr problematisch sein: Wenn Flugzeugflügel vereisen, Solarzellen sich mit Reif bedecken oder frostige Beläge bewegliche Elemente beeinträchtigen, drohen Leistungseinbußen oder Gefahr. Ähnliches gilt auch in sogenanntem unterkühlten Wasser, das Temperaturen knapp unter dem Gefrierpunkt besitzt. Durch bestimmte Faktoren bleibt es zwar flüssig – dennoch kann es lokal zur Eisbildung kommen. Besonders ausgeprägt ist dies in antarktischen Gewässern. Aufgrund des hohen Salzgehalts liegt der Gefrierpunkt dort bei circa -1,9 Grad Celsius – oft ist das Wasser aber noch um etwa 0,05 Grad Celsius kälter. Deshalb können kleinste Störungen wie Sandkörner oder Oberflächenstrukturen in diesem unterkühlten Wasser die Bildung von Eiskristallen auslösen.
Problematisches Cryofouling
Auf diese Weise können Gegenstände und Lebewesen unter Wasser einfrieren. Für die Schifffahrt in Polarregionen und den Einsatz von Messgeräten und anderen technischen Einheiten stellt das Cryofouling ein erhebliches Problem dar. Doch auch hartschalige Lebewesen der frostigen Unterwasserwelten sind davon betroffen: Eiskrusten blockieren sie oder reißen sie durch den erhöhten Wasserwiderstand oder Auftrieb davon. Doch wie die Forscher um Konrad Meister vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz nun berichten, kann sich die antarktische Jakobsmuschel Adamussium colbecki diesem Problem erstaunlich gut widersetzen.
Bei einer Expedition in der Antarktis wurde Meister von Tauchern auf diese Muschel aufmerksam gemacht: „Sie berichteten, dass sie auf den Oberflächen dieser Muschelart noch nie Eis gesehen haben“, sagt Meister. So lag der Verdacht nahe, dass diese Lebewesen im Lauf der Evolution eine strukturelle Besonderheit hervorgebracht haben, die vor der Vereisung schützt. Um der Spur nachzugehen, haben Meister und seine Kollegen die Schalen von Adamussium colbecki genau unter die Lupe genommen und zudem Vereisungsexperimente mit verschiedenen Muschelschalen durchgeführt.
Wie sie berichten, zeigten die mikroskopischen Untersuchungen: Während Muscheln in wärmeren Regionen ungeordnete oder glatte Schalenoberflächen besitzen, weist die antarktische Muschelart eine sehr regelmäßige Feinstruktur auf: Unter dem Mikroskop zeigen sich kleine Grate, die strahlenförmig auf der Muschelschale verlaufen, berichten die Forscher. Wie ihre weiteren Untersuchungen belegten, sorgen diese Erhöhungen dafür, dass Wasser vorzugsweise an ihren Spitzen gefriert, nicht aber in den „Tälern“. Schreitet der Gefriervorgang dann weiter fort, kann sich zwar auch eine durchgehende Eisschicht bilden – sie liegt allerdings weiterhin nur auf den Graten auf.
