Gliederfüßer-Beingelenke als biologische Geräte: Design, mechanische Eigenschaften und reibungsmindernde Mechanismen

• Antragsteller: Dr. Konstantin Nadein, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Systematik und Morphologie der Tiere
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501845351

Die Beingelenke von Arthropoden sind komplexe biologische Geräte und ein Schlüsselelement ihres Bewegungssystems mit Beinen. Gelenke verbinden Beinsegmente miteinander, sorgen für intersegmentale Beweglichkeit und gewährleisten Stabilität und Genauigkeit der Bewegungen. Das Forschungsprojekt konzentriert sich auf die Untersuchung von Beingelenken von Insekten, Tausendfüßlern, Landkrabben und Spinnen. Das Ziel dieser Forschung ist es, die Beingelenke von Arthropoden als biologisches Gerät zu beschreiben und darzustellen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden in Bezug auf die Beingelenke folgende Ziele verfolgt: 1. Beschreibung der prinzipiellen morphologischen Gestaltung und Zwischenschaltung von Strukturelementen; 2. Untersuchung der Bewegungen der Strukturelemente und Darstellung der Gelenke als kinematisches Paar; 3. Untersuchung der Materialeigenschaften der Kutikula der Gelenke; 4. Untersuchung der mechanischen Eigenschaften der Verbindungen nach der Finite-Elemente-Methode.; 5. Untersuchung der reibungsmindernde Mechanismen der Gelenke. Die Methoden Mikrocomputer-Röntgentomographie, Licht, Fluoreszenz, konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie, Rasterkraftmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, Hochgeschwindigkeits-Videographie, Kraftmessung, Mikrotribologie, Nanoindentation, Weißlichtinterferometrie, 3D-Messmikroskopie und Im Rahmen dieser Forschung wird der 3D-Druck verwendet. Die Ergebnisse des Projekts sollen für die Aufdeckung des biomimetischen Potenzials des Bewegungsapparates der Gliederfüßer relevant sein und allgemein und grundlegend zum Verständnis der Morphologie, Anatomie, Kinematik, Material-, mechanischen und funktionellen Eigenschaften von Beingelenken von Gliederfüßern beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen