Tukane verdanken es einem ausgeklügelten Verbundstoffsystem, dass ihr riesiger Schnabel sie nicht aus dem Gleichgewicht bringt: Das Innere des grellbunten Schnabelmaterials besteht aus einem Geflecht von Knochenfasern, die durch Membranen miteinander verbunden sind und ein schaumartiges Material bilden. Dieser Bioverbundstoff ist zusätzlich auf beiden Seiten von mehreren Lagen übereinander geschichteter Plättchen aus Keratin umgeben, dem Protein, aus dem auch Fingernägel bestehen. Durch diesen Aufbau erreichen die Tukanschnäbel eine sehr hohe Stabilität bei einem extrem geringen Gewicht, entdeckten der amerikanischen Forscher Marc Meyers und seine Kollegen.
Der meist leuchtend bunte Schnabel ist das auffälligste Merkmal der Tukane, die in den tropischen Regionen Mittel- und Südamerikas leben: Er macht ein Drittel der Körperlänge, aber nur etwa ein Zwanzigstel des Körpergewichts aus. Um hinter das
Geheimnis der stabilen Leichtbauweise des Schnabels zu kommen, untersuchten die Wissenschaftler um Meyers die mechanischen Eigenschaften des Materials und legten es auch unter ein Elektronenmikroskop.
Das Innere des Schnabelmaterials ist eine streng geordnete Struktur aus starren knochenartigen Fasern, zwischen denen sich trommelartige Membranen spannen ? ganz so, als sei das Fasergeflecht in eine Seifenlauge getaucht und getrocknet worden, beschreibt Meyers den Aufbau. Dadurch entsteht ein fester Schaum, der dem Schnabel einen großen Teil seiner Stabilität verleiht. Wie ein Schindeldach auf einem Haus befindet sich auf diesem Schaum eine Schicht aus winzigen Keratinkacheln, von denen jede etwa einen zwanzigstel Millimeter breit und einen tausendstel Millimeter dick ist.
Die Struktur ist nicht nur ungewöhnlich stabil und leicht, sondern kann auch Stöße sehr gut abfedern, erklären die Forscher. Das kommt den Vögeln besonders deswegen zugute, weil sie ihren Schnabel für die unterschiedlichsten Tätigkeiten benutzen ? darunter auch das Aufbrechen von festen Früchten und die Selbstverteidigung.
Marc Meyers ( Universität von Kalifornien, San Diego) et al.: Acta Materialia (Bd. 53, S. 5281). ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
