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Pfeilgiftfrösche – Von der Quappe zum bunten Frosch

01/07/2016Young Science2016-1, IssuesBiologie, Frosch, Kaulquappe, Pfeilgiftfrosch, Terrarium, TiereKommentare deaktiviert

Über 250 Arten dieser bunten Tiere gibt es im süd- und mittel-amerikanischen Regenwald [1]. Bekannt sind sie für ihre tödliche Giftigkeit – doch es gibt noch viel mehr über diese Frösche zu berichten.

Abbildung 1 Kleiner als eine 20-Cent Münze: Ranitomeya imitator Jeberos

Man könnte meinen, die Haltung von Pfeilgiftfröschen im Terrarium sei sehr gefährlich. Doch dies ist sie definitiv nicht. Die Frösche verlieren ihr Gift im Terrarium, da sie dafür bestimmte Nahrung brauchen (Termiten, Milben, Ameisen,…) [2]. Im Terrarium füttert man den Fröschen u.a. Fruchtfliegen, Springschwänze, Erbsen- und Weizenblattläuse und tropische Asseln.

VIELFALT IN GRÖSSE UND FARBE

Pfeilgiftfrösche erreichen Größen von 18 mm (Ranitomeya-Arten) bis zu 6 cm (z.B. Dendrobates tinctorius) (Abb. 1, 2). Die Tiere sind sehr variabel und bunt gefärbt. Von den knallgelben „schrecklichen Pfeilgiftfröschen“ Phyllobates terribilis über die bunt gefärbten Färberfrösche Dendrobates tinctorius gibt es Frösche in fast jeder denkbaren Farbzusammenstellung. Vor allem die kleinen Ranitomeya-Arten zeigen eine große Farbenvielfalt, obwohl sie nur wenige Millimeter groß sind.

Abbildung 2 Dendrobates tinctorius nominat

REGENWALD IM TERRARIUM

Größere Arten der Gattung Phyllobates und Dendrobates leben größtenteils in der Strauchschicht des Regenwaldes, wohingegen Ranitomeya- und Oophaga-Arten hoch oben in epiphytisch wachsenden Bromelien wohnen. Pfeilgiftfrösche stellen besondere Ansprüche an ihr Terrarium. Eine Temperatur von 24 – 28 °C tagsüber und 20 – 24 °C nachts und eine relative Luftfeuchtigkeit von 70 – 90 % am Tag und annähernd 100 % in der Nacht sollten gegeben sein [3].

Die minimale Größe des Terrariums für ein Paar des Färberfrosches Dendrobates tinctorius sollte 50 x 50 x 50 cm (Länge x Breite x Höhe) betragen [3], der Zweipunkter-Frosch Ranitomeya imitator fühlt sich schon in einem Becken von 25 x 50 x 50 cm wohl. Terrarien können mit diversen Bromelien, Orchideen, Rankpflanzen, Farnen und Moosen bepflanzt und dadurch zu einem kleinen Schmuckstück im Wohnzimmer werden (Abb. 3). Es gibt einige sehr scheue Arten wie Dendrobates leucomelas, die man meistens nur bei der Fütterung ausgiebig beobachten kann, aber auch Arten, die man den ganzen Tag sehen kann. Dazu gehört Dendrobates tinctorius.

Abbildung 3 Terrarium der Größe 50 x 50 x 50 cm

EIABLAGE AN LAND UND FÜRSORGLICHER VATER

Der Färberfrosch Dendrobates tinctorius lässt sich tatsächlich so gut beobachten, dass man sogar die Balz und die anschließende Eiablage im Wohnzimmer mitverfolgen kann. Bei der Balz rufen die Männchen. Der Ruf hört sich wie ein sehr leises, aber hohes Brummen an. Nach einiger Zeit nähert sich dann ein laichbereites Weibchen und beginnt, dem Männchen über den Rücken zu streicheln. Das Männchen springt jetzt auf der Suche nach einem Eiablageplatz an Land rufend durch das Terrarium und wird dabei vom Weibchen verfolgt.

Nach einiger Zeit legt das Weibchen den Laich ab und das Männchen besucht ab nun das Gelege jeden Tag, um es mit Wasser aus seiner Kloake zu befeuchten. Nach zwei bis drei Wochen schlüpfen die Kaulquappen. Wie lange die Entwicklung tatsächlich dauert, ist von der Temperatur abhängig. Im Durchschnitt schlüpfen Kaulquappen nach circa drei Wochen. Nach dem Schlüpfen setzt sich der Vater zwischen die Kaulquappen und diese schlängeln sich auf seinen Rücken und werden von ihm in eine Wasserpfütze transportiert, wo sie sich dann weiterentwickeln.

UMGANG MIT DEM GELEGE IN KÜNSTLICHER AUFZUCHT

Viele Froschzüchter entnehmen die Gelege nach der Eiablage (Abb. 4) und ziehen diese dann selber auf. Dies kann man etwa nach zwei Tagen machen und das Gelege auf eine Petrischale (Abb. 5) oder einfach auf den Deckel einer Chips-Dose geben. Dabei muss man unbedingt darauf achten, dass die dunkle Seite der Eier nach oben zeigt und die helle nach unten. Ansonsten würden die Eier absterben, vermutlich aus Sauerstoff mangel [4]. Zum Umdrehen verwendet man am besten einen stumpfen Löffel und dreht die Eier damit in der Gallerte. Sie sollten jetzt vom Wasser um-, aber nicht überspült werden. Um die Eier noch zusätzlich vor dem Austrocknen zu schützen, kann man sie auf ein feuchtes Wattepad legen.

Abbildung 4 Gelege von Dendrobates tinctorius nominat auf einem Bromelienblatt

Schon wenige Stunden nach der Eiablage ist die Furchung zu sehen. Nach fünf bis sechs Tagen kann man auch die Neurulation erkennen. Ab nun sieht man, wie sich aus dem Ei eine Kaulquappe entwickelt
. Die Kaulquappen bilden schon in der Gallerte äußere Kiemenbüschel, die nach ca. 16 – 17 Tagen verschwinden. Dabei ist auff ällig, dass immer zuerst die rechte Außenkieme verschwindet und erst danach die linke. Diese verwandeln sich jetzt in innere Kiemen, und das Schlüpfen der Kaulquappe steht kurz bevor.

WAS MACHT MAN MIT DER GESCHLÜPFTEN KAULQUAPPE?

Nach dem Schlüpfen wartet man, bis die Kaulquappe in der Petrischale zu schwimmen beginnt. Jetzt kann man sie in einen Becher mit einem geringen Wasserstand (2 cm) geben. Wenn die Kaulquappe koordiniert zu schwimmen beginnt, kann der Wasserstand schrittweise bis ca. 1 cm unter den Rand erhöht werden (Gesamtvolumen des Bechers: 250-500 ml). Als Wasser verwendet man am besten einen sogenannten „Quappentee“. Dieser sollte aus rund einem Drittel Erlenzapfenwasser – ihm wird eine fungizide, also pilzhemmende Wirkung nachgesagt – und zwei Dritteln Leitungswasser oder destilliertem Wasser bestehen. Die Wassertemperatur sollte zwischen 24 und 26 °C liegen [5]. Nun werden die Kaulquappen täglich mit Fischfutter oder selbst gemachtem Futter aus gemahlenen Blütenpollen, Algen, Laub, Brennnesseln, Krebstieren etc. gefüttert. Je nach Wasser- und Futterqualität sollte spätestens nach zwei Wochen ein Wasserwechsel erfolgen. Man gibt den Kaulquappen immer so viel, wie sie bis zur nächsten Fütterung fressen können.

Abbildung 5 Kaulquappen in verschiedenen Entwicklungsstadien

Die Larven der meisten Arten sollten einzeln aufgezogen werden, da sie kannibalisch veranlagt sind. Bei Phyllobates– und Epipedobates-Arten kann man die Quappen aber auch in Gruppen aufziehen. Zieht man die Kaulquappen in größeren Behältern, wachsen sie oft besser und werden größer. Trotzdem verwendet man in der Regel einen Becher mit einem Volumen von 250 ml bis 500 ml pro Kaulquappe, und nicht für jede einen Behälter mit 1500 ml Volumen, da hierfür der Platzbedarf zu groß wäre. Man kann zudem davon ausgehen, dass man bei einem gut harmonierenden Pärchen bis zu 100 Eier pro Legesaison hat. Natürlich sind auch Frösche, die in den kleineren Behältern großgezogen werden, gesund und fit. Nach rund sechs Wochen beginnen sich die Hinterbeine zu entwickeln. Diese wachsen ab jetzt merkbar. Nach rund 55 Tagen sind die Vorderbeine schon in den Hauttaschen zu erkennen und auch die ersten gelben Flecken sind auf der Haut zu entdecken. Von nun an wird die Färbung immer deutlicher und nach 8 bis 10 Wochen brechen die Vorderbeine durch. Nun sollten die Kaulquappen in einen Behälter mit einem leicht ansteigenden Ufer gegeben werden, sodass die Kaulquappen bei vollständiger Resorption des Schwanzes problemlos an Land gehen können. Während der Resorption müssen die Kaulquappen auch nicht mehr gefüttert werden.

DAS LEBEN AN LAND

Wenn die kleinen Frösche an Land gegangen sind, bezeichnet man sie als „Landgänger“ (Abb. 6). Diese sollten jetzt täglich mit Springschwänzen und kleinen Fruchtfliegen gefüttert werden. Im Terrarium ist eine ausreichende Futterdichte sehr wichtig, da die Frösche jetzt sehr viel zum Fressen benötigen. Nach ca. drei Monaten sind die kleinen Frösche rund zwei bis drei Zentimeter groß und können nun an interessierte Hobby-Halter weiterverkauft werden.

Abbildung 6 Lohn für die harte Arbeit: gesunde Nachzuchten

ANSCHAFFUNG

Wenn man sich tatsächlich dazu entscheidet, Pfeilgiftfrösche zu Hause zu halten, muss man sich vorher intensiv in die Thematik einlesen. Die Möglichkeiten dazu bieten diverse Online-Foren (z.B.: www.froschportal.at), verschiedene Webseiten und zahlreiche Bücher (z.B.: Henkel & Schmidt: Praxisratgeber Pfeilgiftfrösche). Foren und Webseiten basieren meistens auf Erfahrungsberichten. Dadurch können immer wieder andere Meinungen auftauchen. Man kann sich außerdem die Anlagen von Pfeilgiftfrosch-Haltern anschauen, wodurch man ebenfalls sehr viel lernen kann.

Wenn man jetzt noch immer fest davon überzeugt ist, sich diese Tiere, die durchaus bis zu 15 Jahre alt werden können, zu kaufen, holt man sie am besten direkt bei einem seriösen Froschzüchter ab. Zu Beginn kauft man sich meistens ein paar Jungtiere, deren Geschlecht nicht bestimmt werden kann, um später ein Paar auszuwählen. Männchen erkennt man daran, dass sie ausgewachsen immer kleiner als die Weibchen bleiben und nach der Geschlechtsreife zu rufen beginnen. Außerdem haben Männchen der Dendrobates-Arten herzförmige Zehen. Alles in allem lässt sich sagen, dass die Zucht von Pfeilgiftfröschen durchaus einiges an Arbeit mit sich bringt. Wenn man aber tatsächlich so vielfältige Naturphänomene im eigenen Wohnzimmer beobachten kann, ist das wirklich fantastisch.

alle Fotos: Autor

Kosmische Strahlung – Gefahr aus dem All?

23/06/2016Young Science2016-1, IssuesNebelkammer, Physik, Teilchenphysik, Versuch, Weltraum, WeltraumstrahlungKommentare deaktiviert

Wir sehen sie nicht, wir fühlen sie nicht, wir nehmen sie auf keine Weise wahr und doch umgibt sie uns – die kosmische Strahlung. Sie verursacht Stromausfälle bei Sonneneruptionen, erzeugt aber auch atemberaubende Polarlichter (Abb. 1). Nun sind wir also nicht nur der irdischen Strahlung ausgesetzt, sondern auch einer scheinbar quellenlosen Strahlung aus dem Himmel. Ist sie möglicherweise ebenso gefährlich wie radioaktive Strahlung?

Abbildung 1 Polarlichter über Island, Stéphane Vetter – Nuitsacrées

Außer mächtigen Himmelskörpern und beeindruckenden Galaxien birgt der Kosmos auch viele Gefahrenquellen, die das Leben bedrohen. Neben riesigen Gebilden, die man im All vorfindet, wie etwa Schwarze Löcher oder Supernovae, ist die potenziell gefährliche kosmische Strahlung vielen Menschen nicht bekannt. Speziell in einer von Technologie abhängigen Gesellschaft könnten von der Strahlung gefährdete Satelliten ein Problem darstellen. Viel wichtiger ist aber die Sicherheit der Menschen, sowohl auf der Erde als auch bei zukünftigen Reisen zu anderen Planeten. Kosmische Strahlen zu untersuchen, erlaubt uns nicht nur, uns besser vor ihnen zu schützen, wir lernen auch mehr über ihre Eigenschaften und Herkunft.

WAS IST KOSMISCHE STRAHLUNG?

Genau genommen sprechen wir hier nicht von Strahlung, sondern von energiereichen, geladenen Teilchen, die durch Magnetfelder stellarer Objekte auf relativistische Geschwindigkeiten beschleunigt werden. Der Begriff „kosmische Strahlung“ wurde 1925 vom Physiker Robert Millikan kreiert, welcher der
Ansicht war, dass kosmische Strahlen hochenergetische Photonen waren, also Teil des elektromagnetischen Spektrums. Wie sich aber später herausstellte, waren die fraglichen Strahlen eigentlich geladene Teilchen. Dies wurde 1929 von mehreren Wissenschaftlern wie D. V. Skobelzyn, W. Bothe und W. Kolhörster
mithilfe von Experimenten (mit einer Nebelkammer) bestätigt.

Die größte Teilchengruppe der kosmischen Strahlung, etwa 99%, besteht aus Atomkernen und nur 1% aus hochbeschleunigten Elektronen. Von den positiv geladenen Atomkernen sind ungefähr 89% einfache Protonen. Heliumkerne, auch Alpha-Teilchen genannt, machen etwa 10% aus, und der Rest besteht aus Kernen höherer Elemente. Durch die extreme Beschleunigung erlangen die Teilchen immense Energien, welche die Teilchenbeschleuniger auf der Erde weit in den Schatten stellen.

In der Teilchenphysik wird Energie und Masse meistens mit einer Einheit gemessen – dem Elektronenvolt (eV). Die typische Energie-Spanne von kosmischen Strahlen reicht von 106 eV bis zu 1020 eV [1]. Um sich das bildlich vorstellen zu können, nehme man den Paintballsport. Hierbei wird mit Gelatinekugeln gefeuert, die über drei Gramm wiegen und Geschwindigkeiten von bis zu 320 km/h erreichen können. Selbst da erreicht ihre kinetische Energie nicht den Wert von 1020 eV [2]. Treffer solcher Art sind besonders schmerzhaft und hinterlassen auf dem ungeschützten Körper Blutergüsse. Dass ein Teilchen, welches man nicht einmal sehen kann, solch eine Energie besitzt, ist schwer vorzustellen. Durchschnittlich beträgt die Energie der meisten Teilchen allerdings
zwischen 108 und 1010 eV [1].

UNTERTEILUNGEN DER KOSMISCHEN STRAHLUNG

Der Überbegriff kosmische Strahlung wird normalerweise in verschiedene Untertypen geteilt, die vom Ausgangsort der Teilchen abhängen. So werden Teilchen, die von der Sonne kommen, Solarstrahlung genannt und decken normalerweise den unteren Bereich des Energiespektrums ab (<108 eV). Sie werden durch das Magnetfeld des Sonnenwinds beschleunigt. Die Energie der Teilchen nimmt während der Sonneneruptionen um ein Vielfaches zu [1]. Eine weitere Teilchengruppe, die in unserem Sonnensystem entsteht, ist anomale kosmische Strahlung, entdeckt in den 1970er Jahren mithilfe von Satelliten. Sie wurde anomal genannt, weil die Zusammensetzung der Elemente und ihre Verteilung zuvor nie gemessen wurden. Sie besteht aus Teilchen, die durch den Sonnenwind ionisiert (die Elektronen werden vom Kern entfernt) und folglich vom Magnetfeld in Bewegung gesetzt werden. Sie werden bis zum sogenannten „Termination Shock“ getragen, welchen sie mehrmals passieren und dadurch beschleunigt werden. Schließlich gelangen die Teilchen wieder ins Sonnensystem mit einem Energiebereich zwischen dem der Solarstrahlung und galaktischer Strahlung [3, Abb. 2]. Letztere bezieht sich auf Teilchen, die von Quellen außerhalb des Sonnensystems zu uns gelangen.

Diese werden durch energiereichere Ereignisse, wie etwa Supernova-Explosionen, beschleunigt. Ihr Energiebereich liegt meistens über 109 eV und kann bis zu 1020 eV erreichen [1]. Kosmische Strahlung von jeglicher Quelle ist primäre Strahlung [4]. Im Vakuum des Alls können Teilchen meistens ungehindert
beschleunigen, da nur wenig Materie zum Kollidieren vorhanden ist. Die Atmosphäre der Erde ist jedoch gefüllt mit Gasen von Elementen wie Sauerstoff und
Stickstoff. Durch Wechselwirkungen mit Elementen der Atmosphäre entstehen aus den Teilchen der primären Strahlung viele kleinere Teilchen mit sehr viel geringeren Energien, die daher sekundäre Strahlung genannt werden. Zur sekundären Strahlung zählen unter anderem Mesonen, Elektronen, Positronen und Myonen. Auch Gammastrahlung entsteht durch die Wechselwirkung der vielen Teilchen [5”].

Abbildung 2 Wie anomale kosmische Strahlung entsteht (nicht maßstabsgetreu), Schlaepfer

URSPRUNG

Wie kosmische Strahlen entstehen, ist noch nicht ganz klar, jedoch gibt es dazu verschiedene Hypothesen. Einerseits gibt es die Möglichkeit, dass kosmische
Strahlen ursprünglich supermassive Teilchen waren, die wahrscheinlich beim Urknall entstanden sind und später in kleinere Teile, welche wir kosmische Strahlen nennen, zerfielen. Andererseits könnte es sich bei kosmischen Strahlen um gewöhnliche Teilchen handeln, die durch diverse Beschleunigungsmechanismen ihre Energie erlangen
. Das heißt also, dass zum Beispiel gewöhnliche Wasserstoffkerne durch ihre positive Ladung von Magnetfeldern der stellaren Objekte in Bewegung gesetzt werden und über längere Zeit fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden könnten. Die
resultierenden, hochenergetischen Teilchen definieren wir als kosmische (Teilchen-)Strahlung.

Als Beschleunigungsmechanismen wurden Supernova-Schockfronten (Abb. 3), Schwarze Löcher, Pulsare und aktive Galaxienkerne vorgeschlagen [6]. Wie genau diese Mechanismen funktionieren, gilt es noch zu erforschen. Weil kosmische Strahlen geladene Teilchen sind und daher mit Magnetfeldern wechselwirken, erreichen sie uns von ihrem Ursprung im All nicht in einer geraden Linie. Daher ist es prinzipiell nicht möglich, ihre exakte Herkunft zu bestimmen. Jedoch wurden mögliche Quellen, wie zum Beispiel Supernova-Explosionen, durch indirekte Beobachtungen entdeckt. Indirekt bedeutet in diesem Fall, dass nicht die kosmische Strahlung selbst analysiert wird, sondern die elektromagnetische Strahlung, die sie durch Interaktion mit der interstellaren Materie produziert [7]. Elektromagnetische Strahlung besteht aus Photonen, die ihren Weg gerade zurücklegen, da sie keine Ladungsträger sind. Das ermöglicht es uns, den Ursprung dieser Wechselwirkung zu finden.

Abbildung 3 Der Krebsnebel, Überreste einer Supernova, NASA/ESA/ASU/J, Hester

GESCHICHTE UND ERFORSCHUNG

Nachdem Antoine Becquerel Ende des 19. Jahrhunderts die Radioaktivität entdeckte hatte, folgte die Entwicklung von entsprechenden Messgeräten. Als diese Geräte dann Strahlung registrierten, wo keine sein sollte, nahm man an, sie komme vom Himmel. Der österreichische Physiker Victor Franz Hess bestätigte 1912 nach mehreren Ballonflügen, dass die mysteriöse Strahlung vom Himmel, genauer gesagt aus dem Weltall stammt (Abb. 4). Für seine Forschung wurde er 1936 mit dem Nobelpreis geehrt [1]. Die Entdeckung der kosmischen Strahlung öffnete der Astronomie und Astrophysik ein neues Fenster. Früher hatte man das Weltall nur mit Teleskopen im elektromagnetischen Spektrum betrachtet. Nun gab es auch noch Teilchen aus unbekannten
Regionen, die Informationen über die Elementverteilung an ihrem Ursprungsort lieferten. Es wurden verschiedene Instrumente entwickelt, um unterschiedlichste Eigenschaften zu analysieren. Um die primäre kosmische Strahlung zu untersuchen, müssen Messinstrumente an Bord von Satelliten angebracht werden, da auf der Erde nur die sekundäre Strahlung eintrifft. Der „CRIS“ (Cosmic Ray Isotope Spectrometer) ist so ein Messgerät an Bord
eines Satelliten [8, Abb. 5].

Abbildung 4 Viktor Hess bei einer Ballonfahrt, Victor F. Hess Society, Schloss Poellau/Austria

Auf der Erde gibt es spezielle Instrumente, welche die sekundäre Strahlung messen. Neutronenmonitore sind dafür ein Beispiel, aber auch Nebelkammern, in denen sekundäre Teilchen in Form von feinen Wolken sichtbar werden [3]. Wie das genau funktioniert, wird später beim Experiment beschrieben. Die Nebelkammer wurde 1894 von Charles Wilson, der die Wolkenentstehung erforschen wollte, entwickelt. Seine Forschung deutete darauf hin, dass Ionen als
Aerosole dienen könnten [9]. Folglich könnte ionisierende Strahlung, wie die kosmische, Wolkenbildung und dadurch womöglich das Erdklima beeinflussen. Um diese Hypothesen zu überprüfen, wurde am CERN 2006 das „CLOUD“ Experiment ausgeführt. Dabei wurden in einer Nebelkammer atmosphärische Bedingungen simuliert und mit einem Teilchenbeschleuniger bestrahlt [10]. Das Resultat zeigte, dass ionisierende Strahlung tatsächlich die Wolkenbildung beeinflusst, indem sie Aerosolbildung unterstützt [11]. Als es noch keine Teilchenbeschleuniger gab, wurden viele subatomare Teilchen (z.B. das Myon)
durch die Erforschung kosmischer Strahlung entdeckt [12].

Abbildung 5 „CRIS“ an Bord des Satelliten „ACE“

POTENZIELLE GEFAHR – FÜR WEN?

Die Folgen radioaktiver, ionisierender Strahlung sind vielen Menschen bereits bekannt. Durch die Bildung freier Radikale steigt das Risiko einer Krebserkrankung. Wenn wir nun unaufhörlich und aus allen Richtungen von sehr energiereichen Teilchen bombardiert werden, müsste das doch Auswirkungen auf die Gesundheit haben? Dass die kosmische Strahlung mit der Höhe intensiver wird, ist schon seit ihrer Entdeckung bekannt. In Denver (Höhe: 1600m) in den USA ist die Bevölkerung doppelt so viel Strahlung ausgesetzt wie Menschen, die auf Seehöhe leben. Da es in den USA viele Menschen
gibt, die in höheren Gebieten leben, aber auch viele, die auf Seehöhe wohnen, konnten ihre medizinischen Daten verglichen werden. Der Vergleich zeigte, dass Menschen in höheren Gegenden eine höhere Lebenserwartung haben. Dies würde bedeuten, dass kosmische Strahlung auf der Erde offenbar kein Gesundheitsrisiko darstellt und die Lebenserwartung eher von anderen Faktoren abhängt [13].

Wie bereits erklärt, kommt auf der Erdoberfläche nur die Sekundärstrahlung an, welche sehr viel schwächer als die Primärstrahlung ist. Der Grund dafür ist ein mehrteiliges Schutzsystem der Erde. Der schwächere Teil der Primärstrahlung wird nämlich vom Magnetfeld der Erde abgeschirmt, da es sich um
geladene Teilchen handelt, welche mit Magnetfeldern interagieren. Der stärkere Teil zerfällt in der Atmosphäre durch Kollisionen mit anderen Teilchen. Nahe den magnetischen Polen, wo das Magnetfeld durch die Erde verläuft, erreichen aber auch die zahlreichen schwächeren Teilchen die Atmosphäre. Die Wechselwirkung mit den atmosphärischen Gasen erzeugt dann Polarlichter [14, Abb. 1].

Kosmische Strahlung gab es schon, bevor die Erde oder das Leben auf ihr entstanden sind. Deswegen sollten Lebewesen biologische Mechanismen entwickelt
haben, die jeglichem Schaden der Sekundärstrahlung entgegenwirken [3]. Auf der Erde ist kosmische Strahlung also offenbar nicht gefährlich. Möchte man aber die Erde verlassen, zum Beispiel, um auf den Mond zu fliegen, steigt die Gefahr beträchtlich. Des Weiteren hängt die Auswirkung der Strahlung auf die Gesundheit von vielen Faktoren ab (z.B. Art der Strahlung, Aufnahmefähigkeit der Organe etc.) Um einen Vergleich zu ermöglichen, kann man 0,35 Milligray an aufgenommener Strahlung pro Jahr von einer Person, die ungefähr auf Seehöhe lebt, als Durchschnittswert annehmen [15]. In der Erdumlaufbahn außerhalb der Atmosphäre, wo sich die ISS befindet, ist die kosmische Strahlung mit etwa 54,75 Milligray pro Jahr um einiges stärker [3].

Bewegt man sich außerhalb des Magnetfeldes der Erde, ist der einzige Schutz die Hülle des Raumschiffes. So haben etwa manche Astronauten der Apollo-Missionen berichtet, Blitze während der Flüge gesehen zu haben. Diese wurden vermutlich durch das Eintreffen von kosmischen Strahlen in den Augen verursacht. Wollte man zum Mars fliegen, wäre man für eine viel längere Zeit der kosmischen Strahlung ausgesetzt. Um deren Auswirkungen auf den menschlichen Organismus zu verstehen, forscht das „NASA Space Radiation Laboratory“ in Brookhaven (USA) seit 2003 mit Hilfe von Teilchenbeschleunigern an Zell-Präparaten [16].

Nicht nur für Astronauten und Astronautinnen ist kosmische Strahlung gefährlich. Auch für technische Geräte im Weltraum sowie auf der Erde sind unkontrollierte geladene Teilchen ein Störfaktor. Schaltkreise und Computerchips, die durch elektrische Ladungen kommunizieren, sind gegen Kollisionen mit kosmischen Strahlen sensibel und könnten Fehlsignale produzieren oder gar zusammenbrechen [17]. Ähnliches ist nach großen Sonneneruptionen zu beobachten. Bei einer Sonneneruption wird eine enorme Menge an geladenen Teilchen ausgestoßen (Abb. 6). Treffen diese auf die Erde, interagieren sie mit dem Magnetfeld des Planeten. Durch diese Wechselwirkungen überladen sich Hochspannungsnetze auf der Erde und fallen dadurch aus. In einfachen Worten ausgedrückt, ist es das gleiche Prinzip wie in einem Stromgenerator. Wird ein elektrischer Leiter einem variierenden Magnetfeld ausgesetzt, wird Strom induziert. Die Hochspannungsleitungen sind hierbei die Leiter, die dem interagierenden Magnetfeld der Erde ausgesetzt sind, jedoch wird zu viel Strom
induziert, der die Leitungen überlädt [18].

VERSUCH: SO KANN MAN KOSMISCHE STRAHLUNG SEHEN

Um die sekundäre Strahlung sichtbar zu machen, bedarf es einer sogenannten Nebelkammer (Abb. 7). Sie basiert auf einem einfachen Prinzip. Wird ein mit Dampf gesättigter Raum plötzlich gekühlt, kann der Dampf auf Aerosolen kondensieren. Eine Nebelkammer kann mit wenigen Materialien zuhause gebaut werden [19].

Abbildung 7 Aufbau der Nebelkammer: 1 Plastikbox auf der Metallplatte 2 Mit Alkohol gesättigte Taschentücher 3 Abdichtung (Plastilin) 4 Oberseite der Metallplatte mit schwarzem Klebeband abgeklebt (verbessert die Sicht) 5 Trockeneis-Blöcke (direkter Kontakt zum Metall) 6 Starke Taschenlampe 7 Unterlage (z.B. Styropor)

NOTWENDIGE MATERIALIEN
1. Eine klare Plastikbox mit einer offenen Seite
2. Eine dünne Metallplatte (groß genug, um die offene Seite der Box zu schließen)
3. Dichtungsmaterial (schwarzes Klebeband und eventuell Plastilin)
4. Papiertaschentücher
5. Eine starke Taschenlampe
6. Isopropylalkohol (min. 95%)
7. Trockeneis (gefrorenes CO2)

[WARNUNG! MIT ISOPROPYLALKOHOL (ENTZÜNDLICH) UND TROCKENEIS (-78°C) VORSICHTIG UMGEHEN! HANDSCHUHE UND SCHUTZBRILLE TRAGEN!]

Nach einiger Zeit kühlt das Metall die Luft im unteren Bereich der Kammer, wobei der obere Bereich wärmer bleibt und den Alkohol verdunsten lässt. Nahe dem Boden kondensiert der Alkoholdampf zu feinen Tröpfchen und bildet einen Dunst. Schnellt nun ein Myon oder ein anderes Teilchen (sekundäre Strahlung) durch die Kammer, ionisiert es einige Atome entlang einer Linie. Auf den Ionen kondensieren dann die Alkoholtröpfchen und bilden eine feine Nebelspur.

TIPP
Es dauert einige Minuten, bis die Metallplatte ausreichend gekühlt ist und die Nebelspuren sichtbar werden. Sollte der Dunst sich nicht bilden, könnte die Kammer undicht sein oder der Alkohol verdunstet nicht richtig. Die Abdichtung überprüfen und zusätzlich mit einer Hand die Box von oben erwärmen.

Wichtig: Die Platte muss direkten Kontakt mit dem Trockeneis haben. Hier ist eine feine Nebelspur sichtbar (Abb. 8, orange umkreist). Kleinere Nebelspuren treten häufiger auf als große, sind aber auch nicht so einfach zu entdecken. Also gut beobachten und evtl. filmen. Die Häufigkeit einer Sichtung hängt auch von der Größe der Kammer ab.

Abbildung 8 Sichtung einer Nebelspur

Editorial 2015-1

01/06/2015Young Science2015-1, IssuesKommentare deaktiviert

Liebe Leserin, lieber Leser!
Diesmal ist Young Science ganz besonders aufregend. In einem von der steirischen Landesregierung unterstützten „Exciting Science“ Projekt schrieben SchülerInnen an mehreren steirischen Schulen Artikel zum Thema Energie. Fünf der dabei entstandenen Texte können wir nun in einer Sonderausgabe unseres Magazins vorstellen.

Dabei zeigt sich, wie vielfältig „Energie“ verstanden werden kann. Während Felix Stollberger eher an die Aufnahme von Nährstoffen denkt (fleischfressende Pflanzen) und Sarah Winkler Elefantengras als Quelle für Bioenergie vorstellt, interessiert sich Martin Huber für astronomische Energie-Kraftprotze (Quasare). Sophie Lederer wiederum fand es spannend, wie man (Sonnen-)Energie aus dem Weltall mit künstlicher Fotosynthese in Strom umwandeln kann, und Maria Jernej zeigt uns, wie die Zukunft des Messens aussehen wird, nämlich die des Stromverbrauchs. Habt Ihr auch Ideen für einen Wissenschaftsartikel? Oder einen Science-Cartoon? Ein Interview? Ein Rätsel? Schreibt uns einfach eine Email (s. Impressum). Jeder veröffentlichte Beitrag wird an allen Gymnasien und einigen Mittelschulen der Steiermark, Kärntens, des Burgenlands und Salzburgs gelesen – und zudem mit einem 20 Euro Buchgutschein belohnt. Jetzt aber viel Freude beim Stöbern in der aufregenden Welt der Wissenschaft!

Dein Uwe Simon

Großer Dank gilt auch unseren finanziellen Partnern, die uns mit Werbung oder als Sponsoren unterstützen und Dir damit dieses Leseerlebnis ermöglichen, ebenso den beteiligten Landesschulräten für die kostenlose Verteilung von „Young Science“. Und schließlich: Herzlichen Dank an alle LehrerInnen, die beim Schreiben geholfen haben.

Smartmeter – ein Spion im eigenen Haus?

01/06/2015Young Science2015-1, IssuesDatenschutz, Messgerät, Physik, Smartgrid, Smartmeter, StromKommentare deaktiviert

Wer kennt sie nicht, die großen schwarzen Stromzähler, die in jedem Haushalt irgendwo hängen, mit der schönen Drehscheibe, die man durch ein kleines Glasfenster beim Drehen beobachten kann? Sie heißen auch Ferraris-Zähler (Abb. 1), benannt nach dem italienischen Ingenieur und Physiker Galileo Ferraris.

Abb. 1. Ferraris – Zähler. Bild: Autorin

Abb. 2. Smartmeter. Bild: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Intelligenter_zaehler-_Smart_meter.jpg?uselang=de-at

Die Drehgeschwindigkeit der Scheibe ist dabei proportional der elektrischen Wirkleistung – d.h. je mehr elektrische Energie dem Netz entnommen wird, desto schneller dreht sich die Scheibe. Ein Zählwerk zählt dann noch die Anzahl der Umdrehungen – diese ergibt dann die tatsächlich umgesetzte elektrische Energie in Kilowattstunden (kWh) [1]. Die Kilowattstunde ist eine physikalische Einheit für Arbeit. Sie entspricht der Energie, die eine Maschine mit einer Leistung von einem Kilowatt in einer Stunde aufnimmt. Also ist der Alltagsbegriff „Stromzähler“ eigentlich gar nicht richtig. Jetzt aber wieder zum Zähler selbst: Um die Zähleranzeige abzulesen, muss das Energieversorgungsunternehmen einmal im Jahr einen Zählerableser vorbeischicken, der den Zählerstand aufschreibt. Dann wird der Zählerstand vom Vorjahr abgezogen (d.h. die Jahresentnahme an elektrischer Energie ermittelt) und eine Jahresabrechnung gemacht. Doch Stück für Stück verschwinden die schwarzen Riesen jetzt aus den Haushalten – ersetzt durch ihre smarten, handlichen Nachfolger.

SMART, SMARTER, SMARTMETER
Smartmeter (Abb. 2) nennt man eine neue Generation von intelligenten Stromzählern, die bis Ende 2019 zum Großteil die alten Drehstromzähler in Österreich ersetzen sollen [2]. Diese neuartigen Zähler arbeiten nach einem grundlegend anderen Prinzip. Der Strom, der ins Haus fließt, wird durch einen hochpräzisen Widerstand (Messwiderstand) geleitet. Der Spannungsabfall am Widerstand wird gemessen und mit einem ADC (Analog to Digital Converter) digitalisiert. Da die Größe des Widerstands R und jetzt auch der Spannungsabfall U bekannt ist, kann man mit dem Ohm‘schen Gesetz (I = U/R) die Stromstärke I und damit auch die Leistung berechnen. Dafür sorgt eine Mikrocontroller-Einheit im Smartmeter. Diese Einheit sendet ihre gemessenen Daten regelmäßig (alle 15 Minuten) über die Stromleitung oder auch über Funk oder Internet an das jeweilige Energieversorgungsunternehmen [3]. Ein Zählerableser wird nicht mehr benötigt.

Aber Smartmeter können noch mehr: Das Energieversorgungsunternehmen kann über sie den elektrischen Strom in den einzelnen Wohnungen aus der Ferne einschalten, abschalten oder auch begrenzen, sozusagen per Knopfdruck. Die Verbrauchsdaten werden an zentraler Stelle gespeichert und können von den Verbrauchern über das Internet abgerufen werden.

VORTEILE DES SMARTMETERS
Smartmeter können große Vorteile bieten. Die Energieversorger sparen Zeit und Geld, da das Zählerablesen automatisch funktioniert. Zudem müssen Kunden beim Neuanmelden oder Abmelden nicht mehr warten, bis ein Elektriker ins Haus oder in die Wohnung kommt und ihnen den Strom ein- oder abschaltet. Die Konsumenten können über das Internet ständig ihre Energieentnahmedaten anschauen, auch die Tages-, Wochen- und Monatsenergieentnahme als Diagramm. So kann es am Ende des Jahres keine böse Überraschung geben (wenn zum Beispiel die Energieentnahme stark gestiegen ist und eine Nachzahlung fällig wird). Zusätzlich sollen Smartmeter in Zukunft die Menschen dazu bringen, zu gewissen Zeiten elektrische Energie zu sparen. Zu manchen Tageszeiten wird besonders viel elektrische Energie benötigt, wie zum Beispiel zu Mittag, wenn in allen Fabriken die Maschinen laufen und zusätzlich noch in den Haushalten die Elektroherde in Betrieb sind. Energieversorger müssen dann oft zusätzliche Kraftwerke einschalten, um genug Energie zur Verfügung zu haben. Mit Hilfe des intelligenten Zählers könnte die zu bestimmten Zeiten entnommene elektrische Energie teurer verrechnet werden als zu Zeiten, in denen mehr Energie zur Verfügung steht. Wenn das die Konsumenten dazu bringt, gewisse „Stromfresser“, wie zum Beispiel Waschmaschinen und Geschirrspüler, erst am Abend einzuschalten, könnte der bereitgestellte Strom besser als bisher genutzt werden. Das soll auch einmal automatisch möglich sein mit intelligenten Elektrogeräten, die sich so programmieren lassen, dass sie sich zu Zeiten einschalten, zu denen der Strom günstig ist [4].

Abb. 3. Smartgrid: Atomkraftwerke, Fabriken, thermische Kraftwerke, elektrische Fahrzeuge, Städte, Windkraftwerke, „smarte“ Häuser und Photovoltaikanlagen bilden zusammen ein großes Netz, das Smartgrid. Durch die Vernetzung und durch intelligente Steuerung kann die Energieeffizienz gesteigert werden. Bild: https://www.enisa.europa.eu/media/press-releases/smart-grid-security-certification-in-europe-challenges-and-recommendations

Smartmeter sind ein wichtiger Bestandteil neuer intelligenter Stromnetze, sogenannter „Smart Grids“ (Abb. 3), in denen die Energie oft von vielen kleinen Generatoranlagen kommt (Photovoltaik, Windräder, Biogasanlagen), und von Haushalten nicht nur Energie aus dem Netz entnommen wird, sondern auch bereitgestellt und ins Stromnetz geliefert wird. Um die so gewonnene elektrische Energie gut verteilen und nutzen zu können, müssen Energielieferanten und Energiekonsumenten im Smartgrid miteinander kommunizieren. Alle Informationen laufen in einem zentralen Rechenzentrum zusammen. Dieses „weiß“ durch die Smartmeter, wie viel elektrische Energie gerade benötigt wird, und durch die Kraftwerke, wie viel produziert werden kann. Wenn gerade mehr elektrische Energie vorhanden ist, als benötigt wird, betätigen Smartmeter zum Beispiel Geräte, die hohe Energieumwandlungsraten haben (Geschirrspüler, Waschmaschine,…) oder sorgen dafür, dass Elektroautos aufgeladen werden [5].

NACHTEILE DES SMARTMETERS
Von vielen Seiten werden Smartmeter jedoch auch stark kritisiert. Aus den Daten der Energieentnahme lässt sich einiges über die Konsumenten und Konsumentinnen herausfinden – zum Beispiel, wann Menschen im Haus sind, wann ferngesehen und wann Wäsche gewaschen wird. Bei Haushalten, die einen elektrischen Durchlauferhitzer zur Wassererwärmung verwenden, kann über das Profil der täglichen Energieentnahme aus dem Netz (Abb. 4) ermittelt werden, wann jemand duscht (hohe, charakteristische Energieentnahme). Über die Anzahl der Duschvorgänge kann darauf geschlossen werden, wie viele Personen in etwa in diesem Haus leben [1]. Im schlimmsten Fall (wenn die Daten alle 2 Sekunden übertragen werden) lässt sich sogar herausfinden, herausfinden, welches Fernsehprogramm gerade geschaut wird: durch den unterschiedlichen Energiebedarf bei hellen und dunklen Fernsehbildern [6]. Die Energieversorgungsunternehmen beteuern zwar, dass die Datenübertragung absolut sicher sei, und dass keine Konsumentendaten an Dritte weitergegeben würden, aber Datenschützer glauben nicht wirklich daran. Die Smartmeter, die derzeit eingesetzt werden, sind ihrer Meinung nach noch nicht sicher genug [7].

Abb. 4. Tageslastkurve eines Ein-Personen-Haushalts. Aus der Tageslastkurve kann man viele Informationen ntnehmen. In diesem Fall ist es die Tageslastkurve eines ein-Personenhaushalts. Elektrogeräte, die viel Energie enötigen, sind in dieser Lastkurve deutlich erkennbar
. Die Person duscht in der Früh um ca. 6 Uhr, benützt anschließend den Herd (für das Frühstück) und verlässt dann ziemlich wahrscheinlich das Haus. Auch zu Mittag ist die Person wahrscheinlich nicht da, der Herd wird nämlich nicht benützt. Um 17 Uhr werden dann wieder der Herd und die Waschmaschine benützt und bald darauf der Wäschetrockner eingeschaltet. Bild: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lastkurve.svg?uselang=de-at

Und es gibt weitere Aspekte: Das Stromnetz, wie wir es derzeit kennen, ist ein sehr gut funktionierendes Netz, wesentlich ausfallssicherer als das Telefonnetz oder das Internet. Das kommt unter anderem auch daher, dass relativ alte und sichere Technologien verwendet werden, um es zu steuern. Mit der Verbindung von Stromnetz und Informationstechnologie könnten die Ausfälle häufiger werden, da die Sicherheitsrisiken steigen (fehlerhaft übermittelte Daten, Ausschalten größere Regionen per Knopfdruck – auch durch Hacker oder Terroristen [7]). Auch die Kosten für die Umrüstung auf die neuen Zähler sind nicht unerheblich.

In Österreich wird mit Kosten von 1,4 bis 1,9 Milliarden Euro gerechnet. Dabei ist noch nicht sicher, ob der gewünschte Energiespareffekt bei den Konsumenten wirklich eintritt. Die Tarife für elektrische Energie könnten zudem so undurchsichtig und schwer vergleichbar wie die Handytarife werden (wie zum Beispiel in Großbritannien) [2].

SMARTMETER IM TEST
Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung führte im Jahr 2010 einen Feldversuch mit 1500 Haushalten in Linz durch. Die eine Hälfte der Haushalte wurde dabei mit Smartmetern ausgestattet, die andere Hälfte diente als Kontrollgruppe. Die Smartmeter-Besitzer wurden regelmäßig per Internet oder per Post über ihren Stromverbrauch informiert. Die Studie ergab, dass durch das ständige Verbrauchs-Feedback durchschnittlich etwa 4,5% des Stromverbrauchs eingespart werden konnten [8].

SMARTMETER ODER DOCH LIEBER DAS ALTE SYSTEM?
Eine EU Richtlinie gibt die Einführung „intelligenter Messysteme“ vor, um die europäischen Energiemärkte für alle Konsumenten zugänglich zu machen [9]. Bis 2020 sollen laut EU Verordnung 80 % aller Haushalte mit Smartmetern ausgestattet sein. In Österreich sollen schon bis 2019 95% aller Haushalte mit Smartmetern ausgestattet sein [10]. Es steht fest, dass die Datensicherheit bis dahin noch verbessert werden muss und dass das auch vom Gesetz her vorgegeben werden muss. Smartmeter bieten aber trotzdem eine Menge von Möglichkeiten für die Zukunft, vor allem, wenn man von intelligenten Stromnetzen und vielen kleinen Energielieferanten ausgeht, die miteinander vernetzt werden müssen, damit das funktioniert. Dann werden die herkömmlichen Drehstromzähler nicht mehr mithalten können.

Strom durch künstliche Photosynthese

01/06/2015Young Science2015-1, IssuesGrätzel-Zelle, Photovoltaik, Physik, SolarzelleKommentare deaktiviert

Fakt ist: Fossile Brennstoffe werden eher früher als später zu Ende gehen. Alternative Stromgewinnung ist heute nicht mehr weg zu denken, dazu zählen unter anderem auch Photovoltaikanlagen. Jedoch ist die Produktion von Photovoltaikzellen teuer und energieintensiv, darum sucht man schon Alternativen für die Alternative.

Abb. 1. Farbige und transparente Grätzel-Zellen auf der Fassade des Swiss Tech Convention Centers der École Polytechnique Fédérale de Lausanne. Bild: Chris Blaser

Professor Michael Grätzel von der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne hatte in den 1990er Jahren eine bahnbrechende Idee: Nach dem Vorbild der Pflanze entwickelte er eine Solarzelle, welche nach dem Prinzip der Photosynthese funktioniert: Grätzel kreierte eine Zelle, die einen Farbstoff enthält. Dieser fängt, genauso wie das Chlorophyll der Pflanzen, die elektromagnetische Energie (=Licht) auf. Es werden sowohl künstliche als auch natürliche Farbstoffe verwendet, zum Beispiel von Brombeeren oder Safran. Bei der Photosynthese von Pflanzen wird die elektromagnetische Energie in chemische Energie, also in Kohlenhydrate, umgewandelt. Im Vergleich dazu wird sie bei der Grätzelzelle aber in elektrische Energie transformiert, sodass ein Verbraucher (z.B. eine Lampe) diese Energie nutzen kann. Damit das Licht in elektrische Energie umgewandelt werden kann, braucht man allerdings mehr als nur einen Farbstoff.

Eine Grätzelzelle besteht aus mehreren Schichten zwischen zwei TCO-Glasplättchen: Auf dem einen Glasplättchen befindet sich eine Titanoxid-Schicht (Abb. 2: weiß), an der die Farbmoleküle (Abb. 2: rot) haften. Dieses erste Plättchen nennt man, zusammen mit der Titanoxid-Schicht und den Farbmolekülen, Photoelektrode. Der andere Teil heißt Gegenelektrode und besteht aus dem anderen Glasplättchen und einem Elektrokatalysator (Abb. 2: grau). Zwischen Photoelektrode und Gegenelektrode ist ein Elektrolyt (z.B. Lösung aus Iod und Kaliumiodid) (Abb. 2: gelb) [1,2].

Abb. 2. Aufbau einer Grätzelzelle. Bild: Felix Läderach/detektor-magazin.de

Der Aufbau wirft die Frage auf, wie so eine Grätzelzelle eigentlich funktioniert. Trifft Sonnenlicht (Abb. 3: grüne Pfeile) auf die Grätzelzelle, passiert folgendes: Die Lichtenergie wird von den Farbmolekülen (Abb. 3: kleine rote Kreise) aufgenommen (= Absorption). Dabei lösen sich Elektronen (Abb. 3: blaue Kreise) von den Farbmolekülen, wodurch ein „Elektronenloch“ entsteht. Die Elektronen gelangen durch die Titanoxid-Schicht (Abb. 3: weiß) über die TCO-Schicht (Abb. 3: hautfarben) der Photoelektrode zum Verbraucher. Der elektrische Strom kann jetzt zum Beispiel eine Lampe zum Leuchten bringen. Vom Verbraucher gelangen die Elektronen zur Gegenelektrode. Über den Elektrokatalysator (Abb. 3: grau) und durch den Elektrolyten (Abb. 3: gelb) werden die Elektronen schließlich wieder zu den Farbmolekülen transportiert. So erhalten die Farbmoleküle die „verlorenen“ Elektronen wieder, das „Loch“ ist geschlossen und der Prozess kann erneut beginnen [3]
.

Abb. 3. Schematische Funktionsweise einer GrätzelzelleFelix Läderach/detektor-magazin.de

Die einfache Herstellung und der geringe Verbrauch von Rohstoffen ermöglichen die niedrigen Kosten. Eine Grätzelzelle kostet nur ein Fünftel einer entsprechenden Silizium-Zelle. Zudem bietet sie Gestaltungsfreiraum, weil Grätzelzellen, je nach Farbstoff, verschiedene Farben haben. Das nutzt man zum Beispiel beim Bau der Fassade des Swiss Tech Convention Center. Dort werden verschiedenfarbige Zellen auf einer Fläche von dreihundert Quadratmetern angebracht (Abb. 1). Ein weiterer Vorteil der Grätzelzelle im Vergleich zu einer herkömmlichen Silizium-Zelle ist die Umwandlung von diffusem Licht (Bewölkung) in elektrische Energie. Silizium-Zellen erzeugen bei schwachem Licht keinen Strom [3].

Die Grätzelzelle ist noch nicht bis zur Marktreife entwickelt. Denn momentan wird der Farbstoff, der sich in der Zelle befindet, über längere Zeit hin zerstört. Auch die Abdichtung der Zelle stellt noch ein Problem dar. Im Vergleich zur Silizium-Zelle ist zudem der Wirkungsgrad der Grätzelzelle sehr gering. Das heißt, dass die ilizium-Zelle bei gleicher Sonneneinstrahlung weitaus mehr elektrische Energie liefert als die Grätzelzelle [4,5]. Daher wird an vielen Instituten und Universitäten geforscht, und es gibt schon erste Erfolge: Michael Grätzel und sein Forscherteam haben es geschafft einen Wirkungsgrad von 15 Prozent zu erreichen. Aber es gilt, einen Farbstoff zu finden, der viel Licht absorbiert und an der Titanoxid-Schicht haftet. Dann steht der Grätzelzelle nichts mehr im Wege, eine neue alternative Energiequelle zu sein [6].

Energiepflanze Elefantengras: Das neue Heizöl?

01/06/2015Young Science2015-1, IssuesBioenergie, Biologie, Biomasse, Heizwert, PflanzeKommentare deaktiviert

Die Erdölvorräte unserer Erde werden knapp. Immer intensiver wird nach erneuerbaren Energien gesucht. Wind- und Wasserkraft sind Möglichkeiten für diese Energien, die jeder von uns kennt. Auch Biomasse ist eine Alternative. Eine Form davon ist das Elefantengras.

Abb. 1. Feld mit Elefantengras. Bild: Reinhard Sperr

Es wächst schnell und kann auch in unseren Breiten hervorragend angebaut werden. Aber ist Elefantengras wirklich eine Alternative, deren Anbau sich lohnt? Das Elefantengras (Abb. 1) kommt ursprünglich aus Japan und wurde anfangs als Flechtmaterial für Sichtschutz oder als Futtermittel verwendet. Als die Pflanze nach Europa kam, wurde sie zuerst nur als Zierpflanze im Garten oder als Hecke verwendet, bis man sie auch als möglichen Energieträger entdeckte. Auch wenn Elefantengras teilweise als Rindenmulchersatz oder auch als Einstreu für Pferde oder Esel verwendet wird, wird doch der größte Teil verheizt. Die dadurch freigesetzte Energie kann man als Wärmeenergie verwenden. Dabei hat Elefantengras einen Heizwert von bis zu 18,5 MJ/kg, der zwar besser ist als der Heizwert von lufttrockenem Holz (bis zu 15,8 MJ/kg), aber schlechter als der von Heizöl (42,6 MJ/kg) [1,2].

Elefantengras ist aber nicht nur deshalb eine gute Alternative zu Holz, weil es höhere Heizwerte aufweist, sondern auch aufgrund der Tatsache, dass man das Gras jährlich ernten kann, weil es wesentlich schneller als ein Baum wächst. Damit schont man die heimischen Wälder, da man weniger Bäume roden muss. Auch verursacht ein Elefantengrasfeld sehr wenig Arbeit. Elefantengras ist auch landschaftlich sehr schön, da man im Herbst nicht nur abgeerntete Felder zu sehen bekommt, sondern auch hin und wieder eines mit Pflanzen – in diesem Fall eben Elefantengras. Zudem bietet es Wildtieren, vor allem im Winter, ein hervorragendes Versteck. Und die Produktion von Elefantengras ist wesentlich billiger als die von Heizöl. DI Christian Krumphuber sagt dazu: „Ein Hektar Miscanthus im Vollertrag schafft die Versorgung mit Heizenergie von drei Einfamilienhäusern und das zu einem Bruchteil des Preises von Heizöl oder Erdgas“ [3].

Aber auch für die Böden, auf denen Elefantengras wächst, gibt es einige Vorteile: Wissenschaftler der BOKU Wien stellten fest, dass der Nitratgehalt in Böden, auf denen Elefantengras wächst, deutlich zurückgegangen ist. Elefantengras benötigt nämlich nur 20% der Düngung von herkömmlichen Kulturen [3]. Außerdem sind ab dem dritten Aufwuchsjahr die Bestände so dicht und geschlossen, dass Unkräuter und Schädlinge keine Chance haben. Daher benötigen Elefantengrasbestände ab diesem Zeitpunkt auch keine Pflanzenschutzmittel mehr. Dies ist nicht nur ein ökonomischer, sondern auch ein ökologischer Vorteil, da die Böden dadurch viel weniger belastet werden.

Bis zu 25 Jahre lang kann eine Elefantengraswurzel Jahr für Jahr austreiben [4]! Geerntet wird von März bis April, wobei bei der Ernte keinerlei Aufwand für eine Trocknung betrieben werden muss, da das Gras eine sehr geringe Feuchtigkeit von nur 15 bis 20% aufweist [5]. Auch ist bei einem Hochwasser der Ausfall bei weitem nicht so groß wie bei anderen landwirtschaftlichen Nutzpflanzen, da Elefantengras eine sehr hohe und robuste Pflanze ist. Der einzige Nachteil, den der Anbau von dieser besonderen Pflanze hat, ist, dass der Ausfall aufgrund von Schneebruch in einem schneereichen Winter verhältnismäßig groß sein kann, da die Pflanze im Winter sehr hoch ist (bis zu 3m) und daher leicht umknicken kann [3].

Österreich eignet sich gut für den Anbau von Elefantengras – allerdings sind Bauern, die den Anbau von Elefantengras betreiben, eher Einzelfälle. Viele wissen nichts von den Möglichkeiten des Elefantengrases und zögern auch wegen der geringen Förderungen und den geringen Erfahrungswerten beim Anbau von Elefantengras in Österreich. Allerdings kann man sagen, dass Elefantengras auf Grund des geringen Anbauaufwandes und des hohen Ertrages eine sehr gute Perspektive für die Zukunft ist und auf alle Fälle eine Möglichkeit, den Erdölbedarf zu senken. Mit dem Anbau von Elefantengras würden die Bauern einen wichtigen Schritt in Richtung erneuerbare Energien machen, und wer weiß – vielleicht wird in ein paar Jahren dein Energiebedarf ja vom Elefantengras gedeckt?

Quasare – mehr Energie geht nicht

01/06/2015Young Science2015-1, IssuesAkkretionsscheibe, Astronomie, Astrophysik, Physik, Quasare, Schwarzes LochKommentare deaktiviert

Es war in den frühen 1960er-Jahren: Der niederländische Astronom Maarten Schmidt begann mit der Erforschung der Quasare (Abb. 1), die auch noch nach heutigem Wissensstand zu den energiereichsten Objekten des ganzen Universums zählen. Was Maarten Schmidt da entdeckte, wie er das machte und auf welchem Stand die aktuelle Forschung ist, werdet Ihr auf den nächsten Seiten erfahren.

Artists impression of the huge outflow ejected from the quasar

Abb
. 1. Künstlerische Darstellung des Rekord-Quasars: Energie strahlt 1000 Lichtjahre in die ihn umgebende Galaxie. Bild: ESO/M. Kornmesser, http://www.eso.org/public/germany/images/eso1122a/

Eine faszinierende sowie unvorstellbare Tatsache vorweg: Die Umwandlung von Materie in Energie von einem Quasar wird auf 20 Prozent geschätzt. Ein unglaublich großer Betrag, denn im Vergleich dazu ist es bei der Kernfusion „nur“ ein Prozent. Quasare würden demnach zwei Billionen Mal mehr Energie als unsere Sonne ins All strahlen [1,2]. Es gibt ungewöhnlich helle galaktische Zentren; diese werden als aktive galaktische Kerne bezeichnet (Kurzform AGN: active galactic nuclei). Die hellsten dieser aktiven galaktischen Kerne heißen Quasare (Abb. 2). Ihre Leuchtkraft übertrifft diejenige unserer Sonne milliarden- bis billionenfach. Sie sehen punktförmig wie Sterne aus, weil sie deutlich heller als ihre Umgebung sind. Davon kommt auch ihr Name: quasistellare Radioquellen, kurz Quasare. Quasare werden Galaxien zugeordnet, die meist mehrere Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt sind. Weiterhin gehen Astronomen davon aus, dass sich im Zentrum eines Quasars ein supermassereiches Schwarzes Loch befindet. Supermassereich bedeutet, dass das Schwarze Loch millionen- bis milliardenfach schwerer ist als unsere Sonne. Dieses soll für die Leuchtkraft des Quasars verantwortlich sein, was eigenartig klingen mag, da Schwarze Löcher selbst kein Licht ausstrahlen. Man kann nur aus der Art und Weise, wie sie die Umgebung beeinflussen, auf ihre Existenz schließen [1,2].

An artist’s rendering of the most distant quasar

Abb. 2. Künstlerische Darstellung eines Quasars. Bild: ESO/L. Calçada, http://www.eso.org/public/germany/images/eso1247a/

Schwarze Löcher nehmen ständig an Masse zu, sogar ein paar Sonnenmassen pro Jahr, weil Materie aus der umgebenden Galaxie durch die Gravitation des Schwarzen Loches angezogen wird. Diesen Vorgang nennt man Akkretion. Die einfallende Materie hat wie jeder Körper im Universum einen gewissen Drehimpuls und kann deswegen nicht direkt ins Schwarze Loch fallen [3]. Es bildet sich eine sogenannte Akkretionsscheibe, die um das zentrale schwarze Loch rotiert (Abb. 3). Eine Akkretionsscheibe ist eine Scheibe, die aus atomarem Gas und Staub besteht und Materie in Richtung Zentrum transportiert. Durch die Reibung der Teilchen der Materie wird das Material in der Scheibe aufgeheizt und die Materie nähert sich auf einer immer schneller rotierenden Bahn dem Objekt. Dadurch kann die Materie in den Ereignishorizont des Schwarzen Loches stürzen – ab dieser Grenze kann ein Objekt einem Schwarzen Loch nicht mehr entkommen [4].

Abb. 3. Künstlerische Darstellung eines Schwarzen Lochs mit Akkretionsscheibe. Bild: Ralf Schoofs, www.ralf-schoofs.de

Quasare senden Strahlung in allen Wellenlängenbereichen aus: Radiostrahlung, sichtbares Licht und Röntgenstrahlung. Für die optische Strahlung ist hauptsächlich die Akkretionsscheibe verantwortlich, die sich durch Rotation erhitzt. Durch diese Strahlung heizen sich zugleich Gaswolken auf, die wiederum strahlen. Aber eigentlich sollte dem Namen „Quasar“ entsprechend vor allem Radiostrahlung gesendet werden.

Wie diese Radiostrahlung entsteht, ist ein komplexes Rätsel für Astrophysiker. Fest steht, dass kosmische Jets ein Bestandteil von Quasaren sind. Dies sind Plasmastrahlen, die vom Zentrum aus in zwei entgegengesetzte Richtungen mit einer Ausdehnung von Zehntausenden Lichtjahren eine starke Strahlung vor allem im Bereich der Radiowellen aussenden (Abb. 4) [5-8].

Abb. 4. Künstlerische Darstellung des Aufbaus eines Quasars (mit Jets). Bild: Kelly Roen, http://www.daviddarling.info/encyclopedia/E/event_horizon.html

Die Energie für die starke Leuchtkraft der Quasare entsteht durch das „Verschlucken“ der Materie, die in das supermassereiche Schwarze Loch fällt. Dabei wird die potenzielle Energie der Materie in kinetische Energie der einströmenden Teilchen umgewandelt. Aufgrund der Stöße zwischen den Teilchen wird aus der kinetischen Energie thermische Energie erzeugt. Diese ist die Ursache der intensiven Strahlung, die beobachtet werden kann. Damit diese Energiemenge freigesetzt werden kann, muss pro Jahr mehr als eine Sonnenmasse an Materie die Akkretionsscheibe durchqueren und im Schwarzen Loch landen [2].

Die Grundlage für die Entstehung von Quasaren selbst ist die Verschmelzung zweier Galaxien. Dies wird als galaktischer „Kannibalismus“ bezeichnet. Dabei nähert sich eine Galaxie einer anderen und umkreist sie. Die Umkreisungen werden immer enger, bis schließlich beide Galaxien nach mehreren 100 Millionen Jahren miteinander verschmelzen. Aber nach der Verschmelzung der Galaxien dauert es wieder etwa 100 Millionen Jahre, bis der Quasar sichtbar wird. Zu Beginn ist er nämlich in einer Staubwolke verhüllt. Wenn der Quasar mit seinen Strahlen die Wolke durchbrochen hat, strahlt er noch einmal genauso lang sichtbar (Abb. 5) [9].

Abb. 5. Künstlerische Darstellung der Entstehung eines Quasars. Bild: Karen Teramura, http://www.spektrum. de/news/quasare-mit-tarnkappe/1026158

Maarten Schmidt entdeckte Quasare, während er sich mit der Identifikation von kosmischen Radioquellen beschäftigte, also Objekten, die elektromagnetische Strahlung aussenden [10]. Für Schmidt sahen die Radioquellen im optischen Teleskop blau und sternförmig aus. Er stieß jedoch auf eine Radioquelle mit der Bezeichnung 3C273, die auch wie ein blauer Stern aussah, aber mit starken Emissionslinien bei Wellenlängen, die scheinbar keinem bekannten Element zuzuordnen waren. Um Emissionslinien erklären zu können, muss man Folgendes wissen: Astronomische Objekte untersucht man durch Zerlegung der von ihnen ausgesandten Strahlung in Spektren. Jedes chemische Element erzeugt durch diese Emissionslinien ein spezifisches Spektrum. Diese hellen Linien im Spektrum entstehen folgendermaßen: Die Elektronen eines Atoms springen bei Energiezufuhr auf höhere Energieniveaus, nach gewisser Zeit fallen sie auf ihr altes Energieniveau zurück und geben dabei Energie in Form von Strahlung ab. Diese Energie kam man mit Spektrometern messen.

Nach monatelanger Verwirrung, da er die Emissionslinien nicht zuordnen konnte, kam Maarten Schmidt zur Erkenntnis, dass die Emissionslinien, welche eine sehr hohe kosmologische Rotverschiebung aufwiesen, von ganz normalem Wasserstoff hervorgerufen wurden (Abb. 6: Hδ, Hγ und Hβ stehen für Hydrogen = Wasserstoff). Er konnte damit zusammen mit dem Hubble’schen Gesetz den Energielevel von 3C273 berechnen. Sein Ergebnis lautete: Die Leuchtkraft beträgt mehr als das Billionenfache der Sonnenleuchtkraft. Somit war dieses Weltraumobjekt ein extragalaktisches Objekt [1,11,12].

Abb. 6. Spektrum des Quasar 3C273. Bild: Harald Lesch u.a. (Hrsg.) (2009). Astronomie. Die kosmische Perspektive. Pearson Studium, S. 941-942

Bis heute wurden mehrere tausend Quasare entdeckt.Als hellster Quasar gilt immer noch der, den Schmidt entdeckt hatte: 3C273. 2012 haben Astronomen einen energiereicheren Quasar entdeckt. Er strahlt zwei Billionen Mal mehr Energie als unsere Sonne bzw. hundertmal mehr Energie aus als die gesamte Milchstraße. Es handelt sich um einen Quasar mit der Bezeichnung SDSS J1106+1939 aus dem Sternbild Löwe.

Die beiden Forscher Yue Shen und Luis Ho haben im Jahr 2014 ein vereinheitlichtes Schema für Quasare entwickelt. Sie untersuchten 20.000 Quasare und endeckten, dass sich die vielfältigen Erscheinungsformen der Quasare auf nur zwei physikalische Parameter zurückzuführen lassen: Das Verhältnis des Materieeinfalls in das supermassereiche schwarze Loch zur Strahlung, auch als Eddington-Verhältnis bezeichnet, und die Orientierung des Schwarzen Lochs relativ zur Erde [8]. In Abb. 7 sind die Orientierung und das Eddington-Verhältnis an den beiden Achsen aufgetragen. Jeder Punkt steht für einen Quasar. Die Farbe steht für das Intensitätsverhältnis zwischen zwei Emissionslinien im Quasarspektrum. Punkte gleicher Farbe liegen in dem Diagramm auf einer Linie. Abschließend ist zu betonen, dass die Forschung wegen der großen Entfernung der Quasare noch viele offene Fragen aufwirft.

Abb. 7. Schema für Quasare. Yue Shen. http://www.weltderphysik.de/gebiet/astro/news/2014/schema-fuer-quasare

Durch die Entdeckung des Rekord-Quasars im Sternbild des Löwen und den hochaktuellen Forschungsergebnissen von Yue Shen und Luis Ho könnte es jedoch sein, dass in Zukunft weitere Ergebnisse in der Quasarforschung erzielt werden – vielleicht dient dieser Artikel ja auch dazu, neue Forscher in dieses Gebiet zu locken.

Die grüne Gefahr: fleischfressende Pflanzen

30/05/2015Young Science2015-1, IssuesBiologie, Botanik, Pflanzen, Sonnentau, VenusfliegenfalleKommentare deaktiviert

Fast jeder kennt sie, so mancher hat sie schon einmal gehabt: fleischfressende Pflanzen. Aber nur wenige wissen, warum diese trügerischen Geschöpfe der Natur Fleisch fressen und wie sie das genau machen.

Abb. 1. Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula). Bild: Autor

VERBREITUNGSGEBIET FLEISCHFRESSENDER PFLANZEN
Karnivore Pflanzen sind auf allen Kontinenten der Erde verbreitet, vor allem aber in Australien mit 168 Arten [1]. Doch auch bei uns in Österreich sind fleischfressende Pflanzen in Mooren heimisch. Hier gibt es 16 Arten aus drei Gattungen, z.B. den bekannten rundblättrigen Sonnentau. Weltweit sind insgesamt über 1000 Arten aus 19 Gattungen bekannt und jährlich werden neue beschrieben [2, 3].

WARUM FRESSEN PFLANZEN FLEISCH?
Fleischfressende Pflanzen kommen meist auf nährstoffarmen Standorten vor. Manche Arten wachsen aber auch epiphytisch auf Bäumen oder aquatisch im Wasser. All diese Standorte haben eines gemeinsam: einen Mangel an Nährstoffen (insbesondere Stickstoff). Um diesen Mangel auszugleichen, nutzen karnivore Pflanzen tierische Nährstoffe. Dabei werden beispielsweise Eiweiße von bestimmten Enzymen zersetzt, die entweder von der Pflanze selbst oder von Bakterien produziert werden. Deren Bruchstücke werden dann von der Pflanze aufgenommen. Durch diese Fähigkeit haben fleischfressende Pflanzen einen entscheidenden Vorteil gegenüber anderen Pflanzen auf nährstoffarmen Böden [3].

WIE FANGEN KARNIVOREN IHRE BEUTE?
Am bekanntesten ist wohl die Klappfalle der Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula, Abb. 1), die sich innerhalb von 0,1 bis 1 Sekunden wie ein Fangeisen schließt, wenn ein Insekt zwei der innenliegenden Fühlborsten berührt hat. Die Beute ist nun festgehalten und die Falle schließt sich immer weiter, bis die beiden Ränder fest aneinander gepresst sind. Nun treten enzymhaltige Verdauungssäfte aus, die Beute wird zersetzt. Die Nährstoffe werden von der Pflanze aufgenommen [4]. Nachdem sich die Falle nach ein bis zwei Wochen wieder geöffnet hat, ist sie erneut einsatzbereit. Jedoch stirbt die Falle nach dreimaligem Beutefang ab. Ebenfalls sehr bekannt ist der Sonnentau (Drosera), welcher auf seinen Blättern Tentakel ausgebildet hat, die ein klebriges Sekret produzieren. Dieses Sekret übernimmt die Funktion des Beutefanges und der Verdauung.

Abb. 2. Drosera capensis: Die Tentakel haben sich um die Beute gekrümmt und das Blatt beginnt sich einzurollen. Bild: Noah Elhardt.

Wenn ein Insekt am Blatt kleben bleibt, bewegen sich die Tentakel zum Insekt, um es festzuhalten (Abb. 2) [5]. Diese Tentakelbewegung dauert durchschnittlich 5-15 Minuten, bei manchen Arten (Drosera burmannii) dauert sie nur wenige Sekunden. Eine Art (Drosera glanduligera) hat die Tentakelbewegung auf die Spitze getrieben. Wenn ein Insekt einen Tentakel berührt, wird es innerhalb von nur 75 Millisekunden in die Blattmitte katapultiert und festgehalten [6]. Die Katapult-Leimfalle ist einzigartig in der Gattung Drosera und die Tentakelbewegung ist eine der schnellsten Bewegungen im Pflanzenreich an Land.

Bei allen Arten rollt sich das Blatt innerhalb von ca. einer halben Stunde fest um die Beute, um eine noch bessere Nährstoffaufnahme zu gewährleisten. Nachdem die Beute verdaut ist, entfaltet sich das Blatt wieder und ist erneut einsatzbereit.

Es gibt jedoch noch einige weitere raffinierte Methoden, wie fleischfressende Pflanzen ihre Beute fangen, so z.B. die Saugfallen der Wasserschläuche (Utricularia), die Grubenfallen der Kannenpflanzen (Nepenthes) und die Fallen der Reusenfalle (Genlisea) (Abb. 3-5).

Abb. 3. Fangblasen (Utricularia quelchii) (unterirdisch). Bild: Nicole Rebbert.

Abb. 4. Kanne von Nepenthes talangensis. Bild: Autor.

Abb. 5. Genlisea-Falle (unterirdisch). Bild: Andreas Fleischmann

WIE VERDAUEN SIE DIE BEUTE?
Nachdem die Beute gefangen ist, beginnt der Verdauungsprozess
. Dieser „zerlegt“ mit der Hilfe von Enzymen die hochmolekularen Nährstoffe aus der Beute in niedermolekulare Nährstoffe und ermöglicht damit eine bessere Aufnahme in die Pflanze. Eine möglichst effiziente Verdauung ist wichtig, da die Pflanzen einen großen Teil ihres Stickstoffbedarfs aus ihrer Beute beziehen. Grundsätzlich gibt es drei verschiedene Arten der Verdauung:

1. KONTINUIERLICHE VERDAUUNG
Die Verdauungsflüssigkeit wird kontinuierlich produziert und ist somit immer vorhanden. Wenn ein Beutetier gefangen wurde, kann sofort mit dem Verdauungsprozess begonnen werden. Diese Art der Verdauung gibt es bei allen Gruben- und Gleitfallen, wie bei den Kannenpflanzen (Nepenthes) oder dem Zwergkrug (Cephalotus).

2. ZYKLISCHE VERDAUUNG
Die Verdauung beginnt nur, wenn ein erfolgreicher Beutefang erfolgt ist. Sie erfolgt in einer geschlossenen Kammer, wobei die Verdauungsflüssigkeit noch produziert werden muss. Diese Art der Verdauung gibt es nur bei den Klapp- und Saugfallen, im Speziellen bei der Venusfliegenfalle, der Wasserfalle und dem Wasserschlauch.

3. PUNKTUELLE VERDAUUNG
Diese Art der Verdauung haben alle Arten mit Klebefallen (Abb. 2). Die Verdauungsflüssigkeit wird nur im Bereich der Beute produziert und schließt das gefangene Insekt in einem Tropfen ein. Um Verdauungsflüssigkeit produzieren zu können, haben fleischfressende Pflanzen Verdauungsdrüsen entwickelt. Diese Drüsen geben Enzyme ab, sind aber auch gleichzeitig für die Nahrungsaufnahme und Beuteerkennung zuständig.

Um nicht bei jedem Steinchen die Verdauung auszulösen, haben Arten mit zyklischer und punktueller Verdauung ein System zur Beuteerkennung entwickelt. Dieses erkennt für Beute charakteristische chemische Substanzen wie z.B. Harnstoff oder Ammonium. Auch wiederholtes Reizen der Fühlborsten durch die Bewegung des Tieres lässt die Pflanze auf Beute schließen. Der Verdauungsprozess wird erst dann eingeleitet, wenn diese Faktoren eingetreten sind [7].

VERWERTUNG DER NÄHRSTOFFE IN DER PFLANZE
Die durch die Drüsen aufgenommenen Nährstoffe werden in andere Pflanzenteile, wie zum Beispiel Knollen, Blüten oder neues Gewebe verlagert und dort verbraucht bzw. für schlechte Zeiten gespeichert. Die Effizienz der Stickstoffaufnahme schwankt sehr stark von Art zu Art. So verwendet zum Beispiel das Alpen-Fettkraut (Pinguicula alpina) nur 29 % des Beutestickstoffes, Drosera erythrorhiza hingegen 76% [7]. Ein großer Teil der aus Beutetieren gewonnenen Nährstoffe wird auch wieder zur Produktion von neuen Fallen verwendet. So setzt der Wasserschlauch (Utricularia) bis zu 50% seiner Biomasse für den Beutefang ein [7]. Sehr energieaufwendig ist auch die Produktion und Erhaltung von Verdauungsflüssigkeit bei Arten mit kontinuierlicher Verdauung.

Abb. 6. Wanzen (Pameridea roridulae) auf Roridula gorgonias ernähren sich von gefangenen Insekten. Bild: Autor.

SYMBIONTEN
Eine Reihe von Tieren hat sich an das Leben auf fleischfressenden Pflanzen und Präkarnivoren spezialisiert. So wird zum Beispiel die präkarnivore Gattung der Wanzenpflanze (Roridula) von Wanzen besiedelt (Abb. 6), die in einer besonderen Beziehung zur Pflanze stehen. Roridula selbst hat keine Enzyme zur Verdauung der Beute und so werden gefangene Insekten von den auf der Pflanze lebenden Wanzen ausgesaugt und verdaut. Die Tiere hinterlassen ihre Ausscheidungen auf der gesamten Pflanze. Diese nimmt die darin enthaltenen Nährstoffe über ihre Blätter auf und profitiert somit von den Wanzen. Die Wanzen profitieren hingegen von dem großen Beuteangebot sowie den vielen Versteckplätzen auf der Pflanze [4].

ZUCHT
Wer Interesse an fleischfressenden Pflanzen bekommen hat, kann sich jederzeit an einem Sonnentau oder einer Venusfliegenfalle aus dem Baumarkt oder Gartencenter üben. Vor der Anschaffung sollte man sich aber im Internet schlau machen, da die Haltung einer fleischfressenden Pflanze gewisse Grundkenntnisse voraussetzt. So vertragen z.B. alle fleischfressenden Pflanzen keinen Kalk im Gießwasser und benötigen ein gewisses Maß an direkter Sonne zum Wachstum. Nähere Informationen kann man im Internet auf fachspezifischen Seiten, wie zum Beispiel der Seite der Gesellschaft für Fleischfressende Pflanzen im Deutschsprachigen Raum (www.carnivoren.org) finden.

Editorial 2013-1

14/04/2015Young Science2013-1Kommentare deaktiviert

Liebe Leserin, lieber Leser!

Endlich ist es wieder soweit: Young Science bringt Nummer Drei in die Schulen. Und da 3 bekanntlich eine gute Sache ist, dürfen wir freudig mitteilen, dass dank der Kooperation mit dem Landesschulrat Burgenland nun auch SchülerInnen eines dritten Bundeslandes unser Magazin lesen können. Herzlichen Dank!

Für uns als Redaktion ist es fantastisch zu sehen, mit welchen Ideen und letztlich spannenden Texten Ihr auf uns zukommt. Diesmal gibt es noch etwas ganz Besonderes: Zwei Artikel wurden auf Englisch verfasst, darunter einer aus Italien! Ihr seht, Young Science zieht mittlerweile weite Kreise. Daher würden wir uns sehr über weitere Artikel freuen. Bald wird es eine Young Science Homepage geben, auf der Du genauer erfahren kannst, was man beim Schreiben solcher Artikel beachten sollte. Bis dahin kannst Du uns gerne eine Email schreiben, dann schicken wir Dir eine Anleitung. Es ist durchaus Arbeit, sich auf das Abenteuer Wissenschaftsjournalismus einzulassen, denn meist muss man sich mehrmals an den eigenen Text setzen. Dafür bekommst Du von uns aber sprachlich und inhaltlich Unterstützung.

Deine LehrerInnen solltest Du ebenfalls ansprechen, ob sie Dir nicht helfen könnten
. Meist machen sie das sehr gerne! Am Ende wird ein Artikel stehen, den SchülerInnen in etwa 100 Schulen lesen. Die nächste Ausgabe wird im Frühjahr 2014 erscheinen. Zunächst aber viel Vergnügen mit Nummer 3!
Dein Uwe Simon

Editorial 2014-1

20/09/2014Young Science2014-1Kommentare deaktiviert

Liebe Leserin, lieber Leser!
Fast ein Jahr hat es gedauert, aber nun kommt endlich Young Science Nummer Vier zu Euch. Und wieder dürfen wir eine weiteres Bundesland in unseren Reihen begrüßen, und das gleich in zweifacher Hinsicht: Dank der Kooperation mit dem Landesschulrat Salzburg können ab sofort auch SchülerInnen nördlich der Alpen unser Magazin lesen. Und: SchülerInnen der Salzburger HLF Ursprung spüren in einem tiefsinnigen Interview mit der berühmten Forscherin Hannah Monyer der Erinnerung nach.

Es freut uns, dass wir gleich AutorInnen aus diesem Bundesland gewinnen konnten. Doch auch die anderen Artikel, diesmal allesamt aus Graz, lohnen einen Blick: Antonia Bagaric, die selber Handball spielt, geht dem Doping im Sport auf den Grund. Kristina Groß erklärt, was bei Alzheimer geschieht und fragt ihre MitschülerInnen, ob sie diese Erkrankung aus ihren Familien kennen
. Elena Evertz hat ebenfalls einen tiefsinnigen Text verfasst: Sie stellt ein ungewöhnliches Meerestier vor. Jelena Rokvic geht der Frage auf den Grund, wieso manche Menschen einfach nicht aufhören können zu essen.

Ihr seht, es gibt wieder viel Spannendes zu entdecken im Young Science Magazin. Habt Ihr auch etwas, was Ihr unbedingt anderen SchülerInnen vorstellen wollt? Wir freuen uns über jeden Artikel. Wenn Du wissen willst, was man beim Schreiben beachten sollte, kannst Du uns gerne schreiben. Übrigens suchen wir zusätzlich ZeichnerInnen für Wissenschafts-Kartoons!

Übrigens: Dank der 7.fakultät der Universität Graz können wir jeden Beitrag mit einem Buchgutschein belohnen.

Dein Uwe Simon

Großer Dank gilt unseren finanziellen Partnern, die uns mit Werbung oder als Sponsoren unterstützen und Dir damit dieses Leseerlebnis ermöglichen, ebenso den Landesschulräten Steiermark, Kärnten, Burgenland und Salzburg für die kostenlose Verteilung von „Young Science“. Und schließlich: Herzlichen Dank an alle LehrerInnen, die beim Schreiben geholfen haben.