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Untersuchung der Bruchflächen sich öffnender verholzter Früchte der Gattung Hakea zum Verständnis von Sollbruchstellen

  • Hakea sericea und H. salicifolia sind strauch- bis baumförmige Arten der Familie Proteaceae. Ursprünglich aus Australien stammend, breiten sie sich zunehmend in Neuseeland, Portugal, Südspanien und Südafrika invasiv aus. In Portugal wurden beide Arten als Ziergewächs, Windschutz und Heckenpflanze eingeführt und verdrängen nun heimische Arten. Die erfolgreiche Etablierung der beiden Arten hängt mit der Ausbreitungsbiologie zusammen. Die Balgfrüchte zeigen eine ausgeprägte Serotinie und verbleiben oft über Jahre an der Mutterpflanze. Erst durch Waldbrände oder starke Austrocknung öffnen sich die Früchte und geben dabei zwei geflügelte Samen frei. Während der Öffnung deformieren sich die beiden Fruchthälften stark und reißen dabei zunächst über die Bauchnaht und anschließend über die Rückenseite auf. Dieses Öffnungsverhalten ist innerhalb der Proteaceae nur für die Gattung Hakea beschrieben und für Balgfrüchte, zu denen sie dennoch gezählt werden, ungewöhnlich. Die Bruchoberflächen der verschiedenen Gewebe zeigen dabei unterschiedliche Rauigkeiten. Die Gewebe der abaxialen Seite (Rückenseite) reißen dabei mit einer glatteren Bruchfläche als die Gewebe der adaxialen Seite (Bauchseite). In dieser Arbeit werden Rauheitsparameter der Bruchoberflächen auf zufälligen Profillinien mit einem Konfokalmikroskop für die verschiedene Gewebe der Oberflächen ermittelt. Das Propagieren des Risses durch die verschiedenen Gewebe wird anhand der Ausrichtung und Lage der Zellen in den beiden Seiten der Fruchthälften erläutert. Es wird diskutiert, inwieweit sich die unterschiedlich rauen Bruchoberflächen auf die Öffnung und die dafür nötigen Kräfte auswirken. Erste Ansätze zur Optimierung von technischen Sollbruchstellen werden vorgeschlagen.
  • Hakea sericea and H. salicifolia are shrubby to arboreal species of the family Proteaceae. Originally from Australia, they are increasingly spreading invasively in New Zealand, Portugal, southern Spain, and South Africa. In Portugal, both species of this plant genus were introduced as ornamental, windbreak, and hedge plants and are now displacing native species. The successful establishment of both species is related to dispersal biology. The bellows fruits show a distinct serotiny and often remain on the parent plant for years. Only by forest fires or severe desiccation do the fruits open, releasing two winged seeds. During opening, the two halves of the fruit deform strongly, rupturing first across the ventral suture and then across the dorsal side. This opening behavior is described within the Proteaceae only for the genus Hakea and is unusual for bellows fruits, to which they are nevertheless counted. The fracture surfaces of the different tissues show different roughness. The tissues of the abaxial side (dorsal side) rupture with a smoother fracture surface than the tissues of the adaxial side (ventral side). In this work, different roughness parameters of the fracture surfaces are determined on random profile lines using a confocal microscope for the different tissues of the surfaces. Propagation of the fracture through the different tissues is explained based on the orientation and location of the cells in the two sides of the fruit halves. The extent to which the different rough fracture surfaces affect the opening and the forces required for it is discussed. First approaches for the optimization of technical predetermined breaking points are proposed.

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Metadaten
Author:Phil Martens, Heike Beismann
URN:urn:nbn:de:hbz:1010-opus4-42822
ISBN:978-3-00-076671-8
Parent Title (German):Bionik: Patente aus der Natur
Publisher:Meiners-Druck
Place of publication:Bremen
Editor:Antonia B. Kesel
Translator:Birte S. Löffler
Document Type:Conference Proceeding
Language:German
Date of Publication (online):2023/12/08
Date of first Publication:2023/08/01
Publishing Institution:Westfälische Hochschule Gelsenkirchen Bocholt Recklinghausen
Release Date:2023/12/12
Tag:Bionik
Pagenumber:6
First Page:147
Last Page:152
Licence (German):License LogoEs gilt das Urheberrechtsgesetz

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