24. Juni – 02. Juli 2017

Fragen an die Wissenschaft...

Gibt es Mondbeben? Haben Pflanzen Sex? Warum leuchtet Licht?

Diese und viele weitere Fragen wurden im Vorfeld des Wissenschaftsfestivals über das interaktive EFFEKTE-Logo gestellt. 61 Fragen wurden ausgewählt und zeiren nun ein Jahr lang die Karlsruher Bauzäunen der Kombilösung.

...und ihre Antworten

Doch mit Fragen allein ist es nicht getan: Zahlreiche Karlsruher Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben sich deshalb Zeit genommen und die Fragen beantwortet.

Warum leuchtet das Licht?

Warum leuchtet das Licht?

Als Licht wird der Bereich der elektromagnetischen Strahlung bezeichnet, der eine Wellenlänge zwischen 380 und 780nm besitzt. In diesem Bereich kann der Mensch diese Strahlung mit seinem Sehsinn als Helligkeit wahrnehmen und man spricht von Licht. Wird die Wellenlänge länger (z.B. 10 µm) empfinden wir diese Strahlung als Wärme. Stellen Sie sich als Selbstversuch doch einmal nackt vor eine kalte und warme Wand. Sie können den Temperaturunterschied fühlen ohne die Wand zu berühren, da der Mensch auch für Wärmestrahlung empfindlich ist. Alternativ weißt ein Sonnenbrand die Einwirkung von UV Strahlung (Wellenlänge 200-380 nm) nach, also besitzen wir auch einen Sensor für diese Strahlung.

Miro Thapanel und Robin Gruna, Fraunhofer IOSB, Lehrstuhl IES, 18. April 2013

Gibt es einen Beweis dafür, dass Antimaterie existiert?

Gibt es einen Beweis dafür, dass Antimaterie existiert?

In der Natur kommt Antimaterie nur in Form von einzelnen Elementarteilchen vor, wenn sie in hochenergetischen Prozessen wie bei Supernova-Explosionen erzeugt wurden. Dabei werden dann aus Energie paarweise Teilchen und Antiteilchen erzeugt. Am häufigsten sind Positronen oder positiv geladene Myonen.

Auf der Erde können wir auf ähnliche Weise Antimaterie herstellen, zB. Antiprotonen oder auch Positronen. In den letzten Jahren gelang es sogar, Antiprotonen mit Positronen stabil zu verbinden und so einzelne Hundert Antiwasserstoffatome zu erzeugen.

Makroskopische Objekte wie Steine oder ganze Sterne aus Antimaterie gibt es nicht, und können auch nicht hergestellt werden.

Prof. Dr. Th. Müller, Institut für Experimentelle Kernphysik, KIT

Warum küssen sich Menschen und Tiere nicht?

Warum küssen sich Menschen und Tiere nicht?

Auf die Beantwortung dieser Frage wurde in gegenseitigem Einvernehmen aus pädagogischen und kulturellen Aspekten verzichtet. 

 

Dr. Ulrike Stephan , Dipl.-Biol. – Zoologischer Stadtgarten Karlsruhe

 

Warum haben Hunde ein so gutes Gehör, wir Menschen dagegen nicht?

Warum haben Hunde ein so gutes Gehör, wir Menschen dagegen nicht?

Alle anatomischen und physiologischen Kennzeichen einer Tierart sind die Folge der Evolution, in vielen Fällen gezielt der Selektion, die dazu führt, dass Merkmale, die der Tierart Überlebensvorteile bringen, in Folgegenerationen erhalten und oft noch verbessert werden.

Hunde sind Haustiere, die vom Wildtier Wolf abstammen. Menschen begannen nicht etwa aus Einsamkeit oder reinen kulturellen Liebesbezeugungen zu Tieren mit der Domestikation.

Die gezielte Züchtung von Merkmalen brachte verschiedene Nutzungsbereiche für Menschen.

Wölfe sind Raubtiere. Hetzjäger, die im Rudel einer Beute nachjagen. Da sie frühestens in der Dämmerung auf die Jagd gehen, benötigen sie Sinnesorgane, die dafür geeignet sind: vor allem ihre Ohren.

Die Domestikation des Hundes brachte den Menschen viele Vorteile. Einzelne Rassen wurden für bestimmte Merkmale gezüchtet : Jagdhunde oder Hütehunde stehen an erster Stelle. Jagdhunde, die mit ihrem Gehör und ihren ausgezeichneten Geruchssinn Tiere wie Wölfe aufspüren und orten konnten – wozu menschliche Jäger eher mit den Augen im Einsatz waren - oder Hütehunde, die wesentlich früher als Menschen Gefahren wahrnehmen und bellen, um zu warnen.

 

Dr. Ulrike Stephan , Dipl.-Biol. – Zoologischer Stadtgarten Karlsruhe

 

Können wild lebende Tiere Übergewicht bekommen?

Können wild lebende Tiere Übergewicht bekommen?

Aus Untersuchungen über die Fettleibigkeit beim Menschen, die nicht erklärbar ist durch falsches Essverhalten, fehlende Bewegung oder die Einnahme fett einlagernder Nahrungsmittel,  gibt es Hinweise, dass exogene Faktoren, wie bestimmte Viren oder Veränderungen in der Lichtintensität zu Übergewicht führen können. Die letzten Faktoren sind potentiell auch für Tiere als Ursache möglich – als Umweltbedingungen gelten sie natürlich auch für Wildtiere.

Veränderungen der Umwelt, der Nahrungszusammensetzung, die Wildtiere nicht innerhalb einer Generation „erlernen“ können, könnten potentiell zu Verschiebungen des natürlichen Gleichgewichts führen.

Tiere in der freien Natur sind jedoch nicht nur vom Lebensfaktor „Ernährung“ abhängig, so dass sich einige Module direkt gegenseitig beeinflussen und aufheben.

Tiere bewegen sich z.B. nicht bewusst aus ästhetischen Gründen wie mancher menschliche Leistungssportler – sie haben Feinde, müssen fliehen oder kämpfen oder müssen ihre Nahrung über weite Entfernungen aktiv suchen- sie verbrauchen dabei Energie! Ihre erfolgreiche und konstante Bewegung ist Lebens entscheidend. Sie fressen sich deshalb aus natürlichem Instinkt keine dicken Bäuche an.

Gemessen an der unglaublichen Vielzahl an Pflanzen und Früchten, die Orang-Utans differenziert erkennen und in ihrem Ernährungsplan einsetzen, sind Menschen geradezu Banausen im unkontrollierten Konsumieren. Das Wissen um den Einsatz der Nahrung wird bei Orang-Utans von Generation zu Generation überliefert – ebenso wie die Veränderungen des Nahrungsangebotes.

Es gibt in der Natur keine „Couch“ für Wildtiere. Damit auch keine „Couch-Potato-Orangs“.

 

Dr. Ulrike Stephan , Dipl.-Biol. – Zoologischer Stadtgarten Karlsruhe

 

Was ist an einer Hightech Draisine Hightech?

Was ist an einer Hightech Draisine Hightech?

Für den Urvater des Fahrrads Freiherr Karl Drais von Sauerbronn waren 1816/17 schlechte Ernten und das damit verbundene Pferdesterben Hauptmotivation für sein Zweirad, also für ein Fortbewegungsmittel ohne Pferd.

Die Ziele bei der Entwicklung einer Hightech-Draisine an der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft sind eigentlich ganz ähnlich: weniger Energieverbrauch, geringeres Gewicht, hohe Sicherheit, ausgeprägte Alltagstauglichkeit und nicht zuletzt auch Fahrspaß.

2005 entstanden an unserer Hochschule die ersten Hightech-Draisinen aus Glas- und Kohleverbundfasern, die um eine Rohform aus Styrodur laminiert werden. Das ist Grundbaustoff des Draisinenrahmens, der so ähnlich aussieht wie Dämmmaterial im Hausbau und ausgesprochen leicht ist.

Bei den heutigen Hightech-Draisinen – auch hier sieht man die Weiterentwicklung – verwenden wir zusätzlich zu den Glas- und Kohleverbundfasern auch noch Aramid, das sind Gewebebahnen, die mit Epoxidharz bestrichen und gehärtet werden. Dadurch erreichen wir eine noch höhere Festigkeit, Schlagzähigkeit, Schwingungsdämpfung, Bruchfestigkeit und nicht zuletzt höhere Beständigkeit gegen Säuren und Laugen.

Wog die hölzerne Ur-Draisine noch 45 Kilo, so konnten wir durch die moderne Bauweise der Hightech-Draisinen dieses Gewicht auf 11 bis 12 Kilo reduzieren, trotzdem verfügt sie um eine dreifach höhere Festigkeit, sodass sie ohne Weiteres mit bis zu 240 Kilo belastet werden kann.

Inzwischen konnten wir auch noch eine Kinder-, eine höhenverstellbare Jugenddraisine und eine Renndraisine entwickeln wie auch eine Draisine mit Elektroantrieb, die im Alltagsbetrieb eine Geschwindigkeit bis zu 45 Stundenkilometern erreicht. Wir haben sie inzwischen auch mit einer hochauflösenden Kamera, einem GPS-Navigationssystem und einem IPod ausgestattet und können so während der Fahrt navigieren und kommunizieren.

Das Projekt der Hightech-Draisine ist dabei nicht isoliert zu betrachten, denn das Know-how, das aus ihrem Bau resultiert, können wir in der Entwicklung von Verbundwerkstoffen und in der Antriebstechnik im gesamten Fahrzeugbau nutzen.

Prof. Jürgen Walter, Leiter des Studiengangs KulturMediaTechnologie, Fakultät für Informationsmanagement und Medien, Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft

Warum ist Strahlung gefährlich? Strahle ich?

Warum ist Strahlung gefährlich? Strahle ich?

Warum ist Strahlung gefährlich?

Elektromagnetische Strahlung kann Elektronen aus einer Atomhülle entfernen wodurch es zu einer Änderung/Zerstörung eines Atomverbandes (z.B. biologisches Molekül, DNA, usw.) kommen kann. Bei einer Anhäufung solcher Schäden reicht mitunter der Reparationsmechanismus des Körpers nicht mehr aus. Unnötige Strahlenbelastung ist somit zu vermeiden. Sinnvoll eingesetzt (z.B. in der Medizin in Form von Röntgenaufnahmen) kann Strahlung aber auch unterstützen. 

Strahle ich?

Natürlich existierende radioaktive Substanzen kommen sowohl in der Erdatmosphäre als auch in der Erdkruste vor. Diese gelangen durch Einatmen sowie durch Aufnahme von Trinkwasser und Nahrungsmittel in den Menschen. Auf Grund der radioaktiven Eigenschaften zerfallen diese Substanzen im menschlichen Körper (ca. 10.000 Zerfälle pro Sekunde) und senden dabei Strahlung aus.

Dr. Angelika Bohnstedt / KIT

 

Können Tiere träumen?

Können Tiere träumen?

Jeder Hunde- oder Katzenbesitzer könnte diese Frage aufgrund eigener Beobachtung sofort mit „ja“ beantworten. Hunde z.B. zeigen während bestimmter Schlafphasen plötzlich zuckende Bewegungen der Pfoten oder winseln leise.

Eine Antwort mit „ja“ für alle Tierarten kann jedoch wissenschaftlich nicht getroffen werden. Der REM-Schlaf gilt als die Schlafphase beim Menschen, bei der das Träumen am aktivsten stattfindet. REM steht für Rapid Eye Movement, einer raschen Augenbewegung, die während dieser Phase typisch ist.

Für Menschen, Hunde, Katzen und Gorillas liegen Untersuchungen vor, dass 10 – 25 % der Ruhezeit im REM-Schlaf, also mit möglichem Träumen, verbracht werden. Bei Vögeln liegt dieser Phasenanteil bei maximal 1 %, bei Reptilien existiert er wohl überhaupt nicht.

Entscheidend für die Bewertung der Frage, ob Tiere träumen können, wäre die Differenzierung des „Träumens“. Verarbeiten Tiere ihre Träume, gibt es Rekapitulation darüber und wenn ja, bei welchen Tierarten und in welcher Intensität? Sind sich Tiere ihrer Träume bewusst und resultieren Folgen daraus (s. psychologische Traumdeutung bei Menschen)? Spannende Folgefragen, deren Untersuchung  in die Welt der Grundlagenforschung gehört.

 

Dr. Ulrike Stephan , Dipl.-Biol. – Zoologischer Stadtgarten Karlsruhe

Können Tiere zählen? Zum Beispiel die Anzahl ihrer Jungen?

Können Tiere zählen? Zum Beispiel die Anzahl ihrer Jungen?

Es gibt keine verlässlichen wissenschaftlichen Dokumentationen zu dieser Frage. Das liegt vor allem daran, dass zoologische Basis-Untersuchungen im Normalfall eine klare Zielorientierung haben. Quantitative Analysen jeglicher Art über Tiere dienen z.B. ökologischen Fragestellungen, umweltpolitischen oder auch wirtschaftlichen.

So ist es beispielsweise im Vorfeld eines Bauvorhabens wichtig, den Tierbestand und die Tiervielfalt an den betreffenden Grundstücken zu erkunden oder Maßnahmen für deren Erhalt oder deren Umsetzung einzuleiten. Es ist aus wirtschaftliche Gründen z.B. nötig, zwischen Nutzen bringenden Arten und Schädlingen zu unterscheiden - es gäbe viele weitere Beispiele.

Die Frage, ob Tiere zählen können, ist also aus der Sicht der wissenschaftlich aktiven Menschen nicht wichtig (genug). Aus der Sicht der Tiere ist nicht etwa die Frage des rationalen Erkennens einer abstrakten Anzahl entscheidend, sondern die Frage des Überlebens!

Schon die Anzahl der geborenen Jungtiere ist eine Folge der Umweltbedingungen. Bei vielen Tierarten gibt es – je nach Umwelt- und  Ernährungssituation– Nachwuchs reiche und arme Jahre. Ändern sich die Lebensbedingungen während der Wachstumsphase der Jungen, so reduziert sich der Bestand auf natürlicher Regulationsebene im Verhältnis zu den Lebensbedingungen.

Kurzum – ein Muttertier gleich welcher Art zählt nicht „Ene, mene, Muh und drauss´ bist Du“ – sie „kämpft“ um die maximale Anzahl ihres Nachwuchses, den sie ernähren kann und stoppt die Versorgung, bevor sie selbst nicht überlebt.

 

Dr. Ulrike Stephan , Dipl.-Biol. – Zoologischer Stadtgarten Karlsruhe

Wie erweitern wir das Bewusstsein bei der Jugend, die mit einer Wissensverdopplung innerhalb eines Jahres fertig werden muss?

Wie erweitern wir das Bewusstsein bei der Jugend, die mit einer Wissensverdopplung innerhalb eines Jahres fertig werden muss?

Wir müssen das Bewusstsein der Jugend nicht erweitern.

1. Das verlässliche Wissen wächst viel langsamer: „The physics of undergraduate textbooks is 90% true; the contents of the primary research journals of physics is 90% false.“[1] (in eigener Übersetzung: „Die Phsyik in Lehrbüchern für das Grundstudium ist zu 90% richtig, der Inhalt der wichtigsten Fachzeitschriften für Physik ist zu 90% falsch“). Diese Feststellung ist für jede empirische Wissenschaft zu übernehmen.

2. Wir stehen immer auf den Schultern von Riesen. Es dauerte Jahre, bis die von Leibniz und Newton wahrscheinlich unabhängig voneinander entwickelte Infinitesimalrechnung erstmals rezipiert wurde, und es dauerte noch länger, bis die neuen Erkenntnisse und Methoden Eingang in die akademische Lehre fanden. Heute werden die Grundzüge der Infinitesimalrechnung in der gymnasialen Oberstufe behandelt (wenn auch wahrscheinlich nicht immer so, wie man sich das wünschen würde).

3. Wir werden immer schlauer. In dieser einfachen Form gilt das natürlich nicht für uns als Individuen. Aber als Kollektiv werden wir tatsächlich immer schlauer, weshalb zum Beispiel Intelligenztests spätestens alle zehn Jahre neu normiert werden müssen. Die genaue Ursache für diesen nach seinem Entdecker benannten Flynn-Effekt ist nicht ganz klar, und niemand kann prognostizieren, ob die allgemeine intellektuelle Leistungsfähigkeit weiterhin ansteigen wird.

4. Wir dürfen auch optimistisch sein, was die Fortschritte in den empirisch gesicherten Erkenntnissen über die nachhaltige Vermittlung von Wissen und Fertigkeiten angeht (wenngleich wir etwas weniger optimistisch sein dürfen, was deren praktische Umsetzung in Schulen und Hochschulen angeht).

Prof. Dr. Till Pfeiffer, Institut für Psychologie, Pädagogische Hochschule Karlsruhe

[1] Ziman, J. (1996). Reliable Knowledge. Cambridge: Cambridge University Press, p. 40.

 

Welche Energiemöglichkeiten wird es in Zukunft geben?

Welche Energiemöglichkeiten wird es in Zukunft geben?

Der Weg in unsere Zukunft ist durch einen effizienten Energieverbrauch, Energiesparen und der Förderung und dem Ausbau erneuerbarer Energien gekennzeichnet.

Große Potentiale liegen in Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz, das heißt wie ist die zur Verfügung stehende Energie ohne Verluste nutzbar. Beispiele hierfür sind produzierte Wärme verlustfrei zu nutzen, in dem verbesserte Wärmedämmungen verwendet werden oder der Einsatz von leichten Verpackungen, die zur Reduktion des Treibstoffverbrauchs beim Transport führen.

Ein weiterer Baustein auf dem Weg in eine Energieversorgung der Zukunft ist Energie zu sparen. Hier lassen sich viele Möglichkeiten aufzeigen, wie sinnvoll mit produzierter Energie umgegangen werden kann; Haushaltsgeräte nicht im „standby“ lassen, Verwendung von Energiesparlampen, Treibstoffeinsparung durch langsamer fahren, sinnvoller Einsatz von Stromfressern wie Wäschetrockner oder Durchlauferhitzer.

Die dritte wesentliche Veränderung in der Zukunft der Energiemöglichkeiten wird dadurch gekennzeichnet sein, dass klimafreundliche Verfahren die Energieversorgung dominieren werden. Das heißt, es werden noch verstärkter erneuerbare Energien eingesetzt werden um fossile Energien / Energieträger zu schonen. Sonnen-, Wind-, Bio-, geothermische Energie und Wasserkraft werden einen hohen Anteil an heute genutzten fossilen und nuklearen Energien ersetzten. Die Richtung wird sein, von heutigen 16% auf weit über 50% an der Nutzung erneuerbaren Energien zu gelangen.

Dr. Karsten Pinkwart, Stellvertretender Leiter der Abteilung Angewandte Elektrochemie, Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie

Welche Bedeutung hat Wasserstoff für die Energiegewinnung der Zukunft?

Welche Bedeutung hat Wasserstoff für die Energiegewinnung der Zukunft?

Wasserstoff ist der Energieträger für Brennstoffzellen.

Der Einsatz von Brennstoffzellen als Range Extender in der E-Mobility wird derzeit von Daimler und Ford stark forciert. Sie stellt eine Alternative zu „klassischen“ Hubkolbenmotoren dar. Weitere Ansätze für den Einsatz von Brennstoffzellen liegen in der stationären Anwendung als Alternative zu Blockheizkraftwerken. Um die Kraft-Wärme-Kopplung zu gewährleisten werden hier Systeme eingesetzt, die bei hohen Temperaturen Arbeiten (SOFC-Hochtemperaturbrennstoffzellen). Wasserstoff kann aus der Elektrolyse gewonnen werden und ermöglicht somit die stoffliche Speicherung überschüssiger elektrischer Energie z.B. aus Windkraftanlagen. Neben Wasser kann gleichzeitig auch CO2 elektrolysiert werden und man erhält Synthesegas (H2 + CO) für die chemische Industrie. Über Syntheseverfahren gewinnt man daraus z.B. „grünes“ Kerosin als Energieträger für Flugzeuge.

Um die Nachhaltigkeit einer Wasserstoffproduktion zu gewährleisten, muss die notwendige elektrische Energie regenerativ gewonnen werden. Als synergetischer Nutzen ergibt sich zudem, dass temporärer Überschuss (z.B. zu viel Wind- oder Solarstrom bei „guten“ Wetterlagen) langzeitstabil zwischengespeichert wird.

Wilhelm Eckl, Leiter der Abteilung Energetische Systeme, Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie

Warum ist es schwierig, regenerative Energie im Verteilnetz zu speichern?

Warum ist es schwierig, regenerative Energie im Verteilnetz zu speichern?

Da die Stromerzeugung bei vielen der regenerativen Energien von Tageszeit, Wetter und anderen Umweltbedingungen abhängig ist, schwankt die Menge der aus diesen Quellen erzeugten Energie. So wird zuweilen mehr Strom produziert, als eigentlich benötigt wird, während zu anderen Zeiten weniger Energie zur Verfügung steht, als eigentlich gebraucht würde. Um den Strombedarf auch künftig zuverlässig decken zu können, müssen diese Leistungsschwankungen ausgeglichen werden.

Hier setzen verschiedene Speichertechnologien an: Der zu Spitzenzeiten erzeugte, aber nicht genutzte Strom muss gespeichert werden, damit er für eine zweitversetzte Einspeisung in das Netz zur Verfügung steht. Vielversprechende Ansätze der aktuellen Forschung und Entwicklung an derartigen Energiespeichern sind zum Beispiel elektrische Speicher wie Lithium-Ionen-Batterien, stoffliche Speicher, bei denen die Energie zum Beispiel durch die Erzeugung von Wasserstoff gespeichert wird oder thermische Speicher, etwa in Verbindung mit der Solarthermie.

Das Verteilnetz selbst ist nicht in der Lage regenerative Energie zu speichern, trotzdem können intelligente Stromnetze den Verbrauch von Energie besser steuern. Ein entsprechend umgerüstetes Stromnetz könnte dann zum Beispiel besser auf Spitzen reagieren, indem es über intelligente Verbrauchssysteme bei Anwendern nur dann energieintensive Vorgänge startet, wenn ein Stromüberschuss vorhanden ist. In Zeiten niedriger Energieversorgung könnte es den Stromverbrauch begrenzen.

Dr. Jens Tübke, Leiter der Abteilung Angewandte Elektrochemie, Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie

Warum welken Pflanzen unterschiedlich schnell?

Warum welken Pflanzen unterschiedlich schnell?

Die Welke bei Pflanzen tritt dann ein, wenn die Pflanze durch die Wasseraufnahme aus dem Boden die Transpiration nicht mehr ausgleichen kann. In der Pflanzenzelle kann dann der Turgor (Druck in der Zelle) nicht mehr durch osmotische Wasseraufnahme gewährleistet werden, was zum Erschlaffen des Pflanzengewebes führt. Falls der Wassermangel anhält und der permanente Welkepunkt überschritten wird, entstehen irreversible Schäden für die Pflanze.

Um dies zu vermeiden, haben Pflanzen unterschiedliche Strategien entwickelt, entweder Wasser zu sparen oder die Aufnahme von Wasser zu verbessern.

Die Wasseraufnahme ist umso besser, je größer die Oberfläche der Wurzel besonders der Wurzelhaare ist und je besser zumeist tiefe, feuchtere Bodenschichten erschlossen werden können.

Um Wasser zu sparen, haben die Pflanzen unterschiedliche Eigenschaften wie z. B. Wachs­überzüge bzw. Haare auf den Blättern, das Rollen oder Zusammenfalten von Blättern oder die geschützte Anordnung der Spaltöffnungen (Stomata) entwickelt. Durch die Stomata verlieren Pflanzen das meiste Wasser, daher werden sie bei Wassermangel verschlossen.

Darüber hinaus sind die unterschiedlichen Abläufe der Photosynthesereaktion von zentraler Bedeutung für die Wasserersparnis. Bei Pflanzen mit C3-Photosynthese (z. B. Weizen) gehen 500 Wassermoleküle für die Fixierung jedes CO2-Moleküls verloren, bei sogenannten C4-Pflanzen (z. B. Mais) ist es nur etwa die Hälfte an Wassermolekülen. Noch effizienter sind CAM-Pflanzen (z. B. Ananas), die im Vergleich zu C3-Pflanzen nur ein Zehntel des Wasserverlustes aufweisen.

Diese Vorgänge und Mechanismen führen dazu, dass Pflanzen unterschiedlich schnell welken.

Quellen:
Ehlers, W. (1996): Wasser in Boden und Pflanze, Stuttgart: Ulmer
Taiz L., Zeiger E. (2006): Plant physiology; Sunderland: Sinauer

Dr. Andreas Butz, LTZ Augustenberg

Können Obstbäume Schnupfen bekommen?

Können Obstbäume Schnupfen bekommen?

Wenn man die bekannten Symptome beim Menschen (Schleimhautschwellung der Nase mit wässrigen Absonderungen) betrachtet, dann natürlich nicht. Wenn man nun eher an die eigentliche Ursache denkt, eine Infektion mit „Schnupfenviren“, muss die Antwort weiterhin „nein“ lauten, denn diese können keine Pflanzen infizieren (auch alle anderen bekannten Viren des Menschen nicht). Wenn man jedoch die Viren als Erregergruppe insgesamt betrachtet, gibt es dabei einige, die auch Obstbäume befallen können. Diese gehören dann zu den sogenannten „phytopathogenen“ Arten. Im übertragenen Sinn können  Obstbäume nach einer Infektion dann „verschnupft“ reagieren, weil sie – ebenso wie der Mensch – durch eine Virusinfektion „gestresst“ werden. Neben einer allgemeinen Leistungsbeeinträchtigung (wie wir es auch von verschnupften Menschen kennen), können Obstbäume, je nach Art des Virus, neben Ertragsminderungen mit verschiedenen Symptomen an Wurzel, Stamm, Blatt oder Frucht reagieren (z.B. Blattflecken, Kleinfrüchtigkeit). Anders als der Schnupfen des Menschen bleiben Virusinfektionen bei Obstbäumen jedoch lebenslang erhalten, nur die Symptomausprägung kann von Jahr zu Jahr schwanken. Übrigens, „allergischer“ Schnupfen, den es ja auch noch gibt, wäre ein ganz anderes Kapitel.

Dr. Manfred Schröder, LTZ Augustenberg

Ist Genderqualität eigentlich als Kategorie standardmäßig in Forschung und Entwicklung implementiert?

Ist Genderqualität eigentlich als Kategorie standardmäßig in Forschung und Entwicklung implementiert?

Im Sinne der eingeführten Begriffe und Konzepte der Gleichstellungspolitik, des Gender Mainstreaming und der Familiengerechten Hochschule hat die PH Karlsruhe bereits ein hohes Maß an 'Genderqualität' erreicht. Für weitere Verbesserungen in Forschung, Studium, Lehre und Verwaltung setzen sich die Gleichstellungsbeauftrage, die Gleichstellungskommission sowie weitere Gremien der Hochschule ein. Neue Zielvereinbarungen werden turnusgemäß im Gleichstellungsplan festgelegt, der in Senat und Hochschulrat beraten und verabschiedet wird.

Prof. Dr. Annette Treibel-Illian, PH Karlsruhe

Welchen Nutzen hat die Nanotechnologie für die Medizin?

Welchen Nutzen hat die Nanotechnologie für die Medizin?

Die Nanotechnologie − welche sich kleinster Teilchen zunutze macht − wird als eine „Schlüsseltechnologie“ des 21. Jahrhunderts erachtet. Unter den vielen möglichen Anwendungen spielt die Medizin eine spezielle Rolle, da sie ist in besonderem Maß mit Erwartungen und Hoffnungen an die Zukunft verknüpft ist. Hier kann die Nanotechnologie für die Diagnose, das Monitoring und die Behandlung von Erkrankungen eingesetzt werden. Durch die Detektion von Proteinen (Eiweißen) und Nukleinsäuren (zum Beispiel DNA), die Entwicklung von Materialien auf der Nanoskala sowie die Einflussnahme auf molekulare Prozesse im Körper können Krankheiten frühzeitig erkannt, die Materialeigenschaften von Implantaten verbessert sowie Wirkstoffe in krankem Gewebe angereichert werden, ohne dabei gesundes Gewebe zu schädigen. Anders als konventionelle Medikamente können Nanopartikel die Blut-Hirn-Schranke überwinden, was sie zum Beispiel für die Behandlung von Gehirntumoren äußerst geeignet macht. Jedoch können von der Nanotechnologie auch Gefahren ausgehen, und ihre Wirkungen in der Medizin müssen eng überwacht werden, damit ihr Nutzen maximiert werden kann.

Dr. Tanja Bratan, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

Werden sich erneuerbare Energien umsetzen?

Werden sich erneuerbare Energien umsetzen?

Auf jeden Fall – und die Förderung erneuerbarer Energien ist nicht nur gut für die Umwelt, sondern auch für die Wirtschaft und den Arbeitsmarkt: In unseren Studien haben wir herausgefunden, dass durch den Ausbau der erneuerbaren Energien Arbeitsplätze entstehen und das Bruttoinlandsprodukt steigt. Die stärksten Effekte auf Beschäftigung und Wirtschaftswachstum haben vergleichsweise kostengünstige Technologien wie Onshore-Windenergie und Biomasse im Wärmesektor, deshalb sollte man diese weiter fördern. Zusätzlich benötigen innovativere Technologien wie Photovoltaik, Offshore-Wind und Solarthermie weiterhin finanzielle Unterstützung, weil sie der Schlüssel zur Erreichung des EU-Ziels sind, einen Anteil von 20 Prozent erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch bis 2020 zu erreichen. Um die Kosten für die Verbraucher gering zu halten, ist darauf zu achten, dass Vergütungsniveaus kontinuierlich an aktuelle Kostenentwicklungen angepasst werden und dass die Integration der erneuerbaren Energien in Energiemärkte und Infrastrukturen weiter vorangetrieben wird.

Dr. Mario Ragwitz, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

Wie sieht das Auto der Zukunft aus?

Wie sieht das Auto der Zukunft aus?

Das Auto wird kleiner, leichter, effizienter und intelligenter – und es wird geteilt mit anderen. Der Wandel von Technologie und Werten führt zu einer Entschleunigung und letztendlich zu nachhaltiger Mobilität. Es wird eine Vielfalt der Antriebe geben: Neben reinen Elektromobilen fahren Plug-in-Hybride mit Benzin, (Bio-)Gas- und Wasserstoff-Brennstoffzellen-Pkw und nur noch vereinzelt fossil betriebene Pkw. Intelligente Motorsteuerungen passen die Motorleistungen optimal an die jeweilige Fahrsituation an. Hinzu kommen technische Verbesserungen wie Leichtlauföle, Reifen mit niedrigem Rollwiderstand und Luftdruckkontrolle sowie bessere Kugellager. Die verstärkte Nutzung von Nanotechnologien, Karbon- und Verbundwerkstoffen ermöglicht eine deutliche Reduktion des Gewichts. Anzeigen in den Fahrzeugen zeigen die maximal mögliche Geschwindigkeit an und verhindern Geschwindigkeitsüberschreitungen. Abstandswarn-, Brems- sowie Spurhaltesysteme und die Kommunikation zwischen Pkw erhöhen die Sicherheit. Vor allem wird in Zukunft flexibel das passende Fahrzeug benutzt: kleine Stadtfahrzeuge, um im urbanen Raum zu fahren, der 7-Sitzer-Pkw für den Familien-Wochenendausflug, der Transporter für die Fahrt zum Baumarkt oder das Fahrrad, weil es schnell in der Stadt und gesund ist. Es wird deutlich weniger private Autos geben, und der gesellschaftliche Wandel zum Nutzen-statt-Besitzen befördert Car- und Bikesharing-Systeme, kombiniert mit dem ÖV und Mitfahrgelegenheiten.

Dr. Wolfgang Schade, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

Haben Elektroautos eine bessere Ökobilanz als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor der neuesten Generation?

Haben Elektroautos eine bessere Ökobilanz als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor der neuesten Generation?

Wenn das Zwei-Grad-Ziel erreicht werden soll, müssen die CO2-Emissionen der Autos auf rund 20 Gramm pro Kilometer im Jahr 2050 gesenkt werden. Das ist mit benzin- und dieselbetriebenen Pkw nicht möglich. Deshalb muss der motorisierte Individualverkehr langfristig weitgehend auf Elektro- und Brennstoffzellenfahrzeuge umgestellt werden. Eine positive Bilanz kann jedoch auch mit der Elektromobilität nur dann erreicht werden, wenn CO2-arme oder -freie Energiequellen, zum Beispiel erneuerbare Energien, verwendet werden. Durch den beschleunigten Ausbau der erneuerbaren Energieträger wird die CO2-Bilanz für Elektrofahrzeuge mittel- und langfristig immer besser. Zur ökologischen Bewertung der Elektromobilität gehören auch die Auswirkungen auf lokale Emissionen wie Lärm, Feinstaub oder Ozonvorläufersubstanzen. Hier kann die Elektromobilität deutlich zu einer Umweltentlastung beitragen. Negativ auf die Ökobilanz der Elektroautos wirken sich aber noch der hohe Energieeinsatz für die Herstellung der Batterien sowie die benötigten seltenen Werkstoffe und das hohe Gewicht der Batterien aus. Hier wird aber intensiv geforscht, um die Bilanz zu verbessern. Eine gute Alternative sind Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge, die kleinere Batteriesysteme haben und deshalb ökologisch interessant sind.

Prof. Dr. Martin Wietschel, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

Wie kommt das Neue in die Welt und was haben wir davon?

Wie kommt das Neue in die Welt und was haben wir davon?

Am Anfang von etwas Neuem steht eine Idee, doch auch eine gute Idee wird nicht automatisch zu einer Innovation. Eine echte Innovation wird eine Idee erst dann, wenn sie auf dem Markt Erfolg hat – egal ob als neues Produkt, als neue Technologie oder als neuer Prozess. Das schaffen auf lange Sicht nur die Innovationen, die einen Nutzen für den einzelnen Menschen haben und gleichzeitig in großen Teilen der Gesellschaft akzeptiert werden. Eine wichtige Voraussetzung für Innovationen ist Kreativität. Für ein innovatives Unternehmen ist es demnach wichtig, den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern Freiräume für kreatives Arbeiten zu eröffnen. Gleichzeitig muss es im Unternehmen ein systematisches Innovationsmanagement geben, um Ideen zu generieren, nach objektiven Kriterien auszuwählen und sie in einem strukturierten Prozess umzusetzen. Die Ideen, die es schaffen, zu marktfähigen Innovationen zu werden, haben dann ein großes Potenzial, das Leben der Menschen nachhaltig zu verändern und zu verbessern.

Univ.-Prof. Dr. Marion A. Weissenberger-Eibl, Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

Wie ästhetisch ist die Wissenschaft?

Wie ästhetisch ist die Wissenschaft?

Das Wort Ästhetik kommt vom griechischen Wort aisthesis, das Wahrnehmung bedeutet. Bei dem Begriff Ästhetik geht es also ursprünglich nicht um eine Theorie der Schönen Künste. Diese entstand erst im 18. Jahrhundert. Die Wahrnehmung und Wiedergabe der Wirklichkeit mit den Mitteln von Punkt, Linie, Fläche, Volumen war gemäß Leonardo Da Vinci um 1500 das Programm der Wissenschaft der Malerei. Er benützte allerdings bereits Apparate wie das Seziermesser, um die Anatomie des Menschen besser darstellen zu können. Die Seziermesser von heute sind Mikroskope und Teleskope, Röntgenstrahlen und Computertomographe - die bildgebenden Verfahren von Astronomie bis Medizin. Das Feld der Kunst, das einst nur die Wiedergabe der Welt durch die Wahrnehmung unserer natürlichen Sinnesorgane war, hat sich in den letzten Jahrhunderten um eine Vielzahl von Apparaten, von Foto bis Computer, erweitert. Aisthesis heute bedeutet Wahrnehmung mit künstlichen Maschinen. Die Wissenschaft, viel mehr als die Kunst, ist das Feld der apparativen Ästhetik, d.h. der Wahrnehmung der Welt durch künstliche Sinnesorgane. Insofern ist die Wissenschaft ästhetisch.

Prof. Dr. h.c. Peter Weibel, ZKM

Wenn man nur - sagen wir - zehn Lebensmittel hätte, um sich zu ernähren, für ausreichend Energie, nachhaltige Gesundheit und Geschmack, welche wären das?

Wenn man nur - sagen wir - zehn Lebensmittel hätte, um sich zu ernähren, für ausreichend Energie, nachhaltige Gesundheit und Geschmack, welche wären das?

Selbstverständlich sollte man sich abwechslungsreich ernähren, um langfristig alle Anforderungen an eine gute und gesunde Ernährung zu erfüllen. Falls man jedoch – auf einer einsamen Insel oder aus welchen Gründen auch immer - nur zehn Lebensmittel zur Verfügung hätte, mit denen langfristig ausreichend Energie, nachhaltige Gesundheit und Geschmack sichergestellt werden müssten, sollte diese aus ernährungswissenschaftlicher Sicht beispielsweise folgendermaßen zusammengesetzt sein:

  • 8 Scheiben Vollkornbrot (hergestellt mit jodiertem, fluoridiertem Speisesalz)
  • 3 kleine Äpfel
  • 1 Joghurt (Vollmilch)
  • 1 große Portion Naturreis
  • 2 Scheiben Bergkäse
  • 1 Portion Spinat
  • 0,5 EL Olivenöl
  • 1 Portion gebratener Hering (falls Sonne vorhanden, auch Lachs möglich)
  • 1 gute Hand voll Walnüsse
  • 1,5 EL Honig

Die Mengenangaben gelten für einen Mann zwischen 25 und 51 Jahren, mit einem Gewicht von 75kg, der sich mäßig bewegt. Diese Zusammensetzung an Lebensmitteln wäre eine von vielen Kombinationen, mit der eine möglichst große Bandbreite an wichtigen Nährstoffen sowie an benötigter Energie gedeckt, letztere aber nicht überschritten wird. Der Honig steht in der Liste, damit der Genuss nicht ganz verloren geht, auch wenn er bei einer täglich gleichen Ernährung sicher nachlassen würde.

Immerhin ergeben sich aus diesen Lebensmitteln vier ausgewogene und gesunde Mahlzeiten: Beispielsweise zum Frühstück Brot mit Honig, dazu Apfel, zum Mittagessen Reis mit Spinat und Hering oder Lachs, als Zwischenmahlzeit Joghurt, Äpfel und Walnüsse und zum Abendessen Brot mit Bergkäse. Wichtig ist, dass dazu ausreichend Trinkwasser zur Verfügung steht (ca. 2,5 l).

Katja Stang, Max Rubner-Institut

Warum dickt Stärke Soße an?

Warum dickt Stärke Soße an?

Stärke besteht aus langen und verzweigten Ketten an Zuckermolekülen. Wenn man Stärke mit Wasser vermischt, wird die bestehende Struktur aufgebrochen, das Wasser dringt in die Molekülketten ein und macht sie weniger beweglich. Aus einem geordneten Zustand wird eine ungeordnete und klebrige Masse. Damit wird die Soße insgesamt weniger flüssig und dickt ein.

Stärke benötigt für diesen Prozess Hitze, bei modifizierter Stärke ist Hitze  dagegen nicht mehr nötig, da sie bereits chemisch verändert wurde.

Eva Mühleck, Max Rubner-Institut

Wann werden Autos fliegen können?

Wann werden Autos fliegen können?

Jetzt! Es gibt bereits Autos die fliegen oder Flugzeuge, die fahren können – also Prototypen, die zeigen, dass es bereits heute technisch möglich ist. Aber: So alt der Traum vom Fliegen auch ist und so verständlich die Faszination der Idee von Verkehrskapazität ohne Straßenbau, eine massenhafte Verbreitung von „Flugfahrzeugen“, analog zum Auto, wird es (auf absehbare Zeit) nicht geben. 

Eine solche Flugfahrmaschine muss eine ausreichende Reichweite haben, ihren minimalen Energieaufwand aus nachhaltiger Energie decken und leise sein. Das haben wir spätestens aus der Diskussion um Elektromobilität gelernt und es scheint in absehbarer Zeit technisch umsetzbar zu sein. Die Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft forscht und entwickelt derzeit erfolgreich Navigations- und Steuersysteme für fliegende Individualverkehrsmittel. Die Maschine muss aber auch narrensicher zu bedienen sein – im wahrsten Sinne des Wortes. Ein Absturz durch Fehlbedienung, Geräteversagen und sonstige Einflüsse muss ausgeschlossen sein. Dabei sind die Anforderungen deutlich höher als beim Auto. Von den charakterlichen Eigenschaften der potenziellen Pilotinnen und Piloten ganz zu schweigen. Überträgt man einfach einmal das aktuelle Verkehrsaufkommen und -verhalten gedanklich in die Luft, ergibt sich schnell ein Horrorszenario. Schnell wird klar, dass im Zweifel das Flugfahrzeug nicht allein vom Menschen gesteuert werden darf: zu emotional und zu fehleranfällig. Bleibt noch die Infrastruktur: Wo darf geflogen werden und wie? Wer überwacht? Wer bezahlt? Wie und wo erfolgt der Übergang vom Fliegen zum Fahren? Auch hier wird schnell deutlich, dass in der massenhaften Anwendung von Flugfahrzeugen erhebliche Herausforderungen warten.

Aber welche Probleme könnte ein solches Flugfahrzeug lösen? Mehr Verkehrskapazität ohne Straßenbau? O.k., wenngleich derzeit nicht vorstellbar ist, dass der gesamte Luftraum als Verkehrsraum genutzt werden kann. Innerorts wohl schon gar nicht. Massenhaft Flugfahrzeugen über den Köpfen der Fußgänger in der Karlsruher Kaiserstraße? Keine angenehme Vorstellung. Wir dürfen heute nicht einmal mit „ordentlichen“ Modellen über bewohntem Gelände frei fliegen. Was ist also mit dem Stadtverkehr, mit Baustellenstaus und Parkproblemen? Hier ist das individuelle Fliegen ein Traum – aber kein Lösungsansatz.

Das Flugfahrzeug kann eine Ergänzung zum Portfolio der Mobilitätsmöglichkeiten sein, eine Idee, die losgelöst vom Besitz des Flugfahrzeugs eine Chance auf Realisierung hat. Wir müssen schließlich auch keinen ICE besitzen, um mit ihm fahren zu können. Der ist schnell, komfortabel und seine Nutzung günstiger als das Auto (objektiv gerechnet). Nur, (selbst) Fliegen ist vielleicht schöner, bleibt aber auf jeden Fall ein Traum.

Prof. Dr.-Ing. Christoph Hupfer, Dekan der Fakultät für Informationsmanagement und Medien, Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft

Wann kommt das 2-Liter-Auto?

Wann kommt das 2-Liter-Auto?

Einmal pro Jahr findet der Shell Eco-Marathon statt, bei dem auch unsere Hochschule vertreten ist. Gewertet wird dabei, wie weit ein Fahrzeug samt Fahrer mit einem Liter Benzin kommt. Im vergangenen Jahr kam unser Team 667 km weit, das Sieger-Team aus Frankreich sogar unglaubliche 2 832 km! Wenn man sich ein solches Fahrzeug anschaut, fällt auf, dass es dort kaum großen Komfort für den Fahrer gibt – günstige Aerodynamik, weitgehend optimierte Rollwiderstände und natürlich auf Minimalverbrauch getrimmte Motoren bestimmen die Konstruktion.

So ähnlich ist es auch bei den für den „Normalverbraucher“ bestimmten Fahrzeugen: der VW up! Lite, 2009 auf der Los Angeles Auto Show vorgestellt, verbraucht im Normalzyklus 2,44 Liter Diesel auf 100 km – allerdings nur, wenn die Leistung des Motors durch den Fahrer per Knopfdruck auf 36 PS begrenzt wird. Den Verbrauch erreicht man auch nur dann, wenn man keine Zusatzverbraucher (Klima-Anlage, Radio, Sitzheizung ...) betreibt.

Mit einem Verbrauch von 2 Liter auf 100 km kommt man an vielen Stellen bereits an technische Grenzen. Es ist nicht möglich, einen 2 Tonnen schweren Geländewagen mit eingeschalteter Klimaanlage und zugeschaltetem Allradantrieb mit 2 l pro 100 km zu bewegen – die im Kraftstoff gespeicherte Energie ist begrenzt (ca. 43 MJ/kg) und würde in diesem Fall durch die ungünstigen Betriebsbedingungen bereits aufgezehrt.

Die Frage ist damit eine Frage an unser eigenes Gewissen: Welche Komfort-Einbußen sind wir bereit hinzunehmen, um ein extrem emissionsarmes Fahrzeug zu fahren? Welche Kosten sind wir bereit, dafür aus unserer eigenen Tasche zu bezahlen? Je nachdem, wie wir diese Frage beantworten, sind wir schon heute in der Lage mit 2,44 l/100 km oder sogar mit 35 ml (Siegerteam im Shell Eco-Marathon) auszukommen.

Prof. Dr. Peter Neugebauer, Institut für Energieeffiziente Mobilität, Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft

Fährt man in Karlsruhe in 50 Jahren noch mit dem Auto?

Fährt man in Karlsruhe in 50 Jahren noch mit dem Auto?

Diese Frage ist nicht einfach zu beantworten - das liegt an der Einschränkung „man“ und „in Karlsruhe“. Generell schätzen wir, dass es in den nächsten 50 Jahren nicht zum Erliegen des Autoverkehrs kommen wird. Auch wenn gerade in Europa derzeit ein deutlicher Rückgang an Auto-Neuzulassungen zu verzeichnen ist, wird die fortdauernde Globalisierung mit Ihren Anforderungen an Material- und Personenbeförderung weltweit auch in den nächsten Jahren für gewaltige Verkehrsströme sorgen.

Seit Jahren bemerken wir an unseren Karlsruher Studierenden, dass der Hang zum Besitz eines eigenen Autos nachlässt. Mehrere Untersuchungen von Kollegen in Deutschland zeigen, dass das Auto als Statussymbol mehr und mehr ausgedient hat. Das heißt für uns, dass immer mehr Studierende den Öffentlichen Nahverkehr oder aber – speziell in den Sommermonaten – das Fahrrad benutzen. Dazu tragen natürlich auch die Parkplatzsituation rund um unsere Hochschule und der in den Stoßzeiten in Karlsruhe zu beobachtende Verkehrsinfarkt bei.

Ich denke, dass dieser Trend in den nächsten Jahren nicht nachlassen wird und sich das Verantwortungsbewusstsein für die Umwelt und die Sorge um nachfolgende Generationen weiter ausprägen werden. Andererseits sind gerade ältere und mobilitätseingeschränkte Menschen auch zukünftig auf individuellen Transport angewiesen. Eine vollständige Anbindung aller Wohngebiete an Stadtbahnstrecken wird nicht zuletzt auch am Ruhebedürfnis in verschiedenen Wohngebieten scheitern. Außerdem werden große Einkaufszentren aufgrund zunehmender Flächenverknappung in den Innenstädten vor allem an der städtischen Peripherie errichtet.

All diese Faktoren zusammen nehmend wage ich also folgende Prognose für Karlsruhe in den nächsten 50 Jahren:

  1. Es wird insbesondere in Stoßzeiten eine zunehmende Verlagerung des Individualverkehrs auf Öffentliche Verkehrsmittel geben. Damit verbunden werden neue Straßenbahn- und Omnibuslinien in Betrieb gehen. Weiterentwicklung von Arbeitszeitmodellen dürfte dabei zu einer Entzerrung dieser Stoßzeiten beitragen.

  2. Außerhalb von Stoßzeiten wird sich ein recht stabiler Individualverkehr zu Einkaufszentren und medizinischen Einrichtungen ergeben. Getragen wird dieser Verkehr zunehmend durch eine alternde Bevölkerung mit eigenen Autos, aber auch durch den notwendigen Zulieferverkehr.

  3. Die dazu verwendeten Fahrzeuge werden zunehmen kleiner und übersichtlicher sein als heute und sie werden durchweg weniger Kraftstoff verbrauchen.

Prof. Dr. Peter Neugebauer, Institut für Energieeffiziente Mobilität, Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft

Haben Pflanzen Sex?

Haben Pflanzen Sex?

„Natürlich gibt es Blümchensex. Er ist dem menschlichen Sex einerseits ganz ähnlich, andererseits aber viel bunter und komplexer“, sagt Peter Nick, Professor am Institut für Botanik des KIT. Bewiesen hat das vor über 200 Jahren der Karlsruher Botaniker Joseph Gottlieb Köhlreuter, in dem er zwei sehr unterschiedliche Tabakarten gegenseitig bestäubte und bei den Nachkommen feststellte, dass sie genau zwischen „Vater“ als auch „Mutter“ stehen und daher beide Eltern zur Vererbung beitragen. „Und weil Pflanzen nicht umher laufen können, um sich Partner zu suchen, benutzen sie andere, die sich bewegen, nämlich Insekten“, so Peter Nick, schließlich will die Evolution, dass die Gene kräftig gemischt werden.

 Pflanzen sind zwittrig, mit dem „Inzestverbot“ allerdings sehen sie es in Notfällen nicht so eng: Wenn niemand zum Paaren in der Nähe ist, machen sie es gezwungenermaßen mit sich selbst. Beim floralen Sex gibt es sogar eine Art Orgasmus, jedenfalls lassen sich elektrische Erregungen bei der Bestäubung messen, und es werden gasförmige Hormone ausgeschüttet, um die Pflanze auf die Fruchtbildung vorzubereiten: „Das Ganze läuft in Zeitlupe ab und kann Stunden oder Tage dauern.“

Pflanzen haben raffinierte Strategien entwickelt, um ihre Pollen zu verbreiten. In manche Blüten gelangen ausschließlich Bienen, für ihre Kupplerdienste werden sie mit Nektar belohnt. Im Gegensatz zu Käfern fressen sie den wertvollen Pollen nicht, sondern transportieren ihn zur nächsten Pflanze. Noch raffinierter ist der Lavendel, der mit seinem beruhigenden Duft wie eine Droge auf Bienen wirkt. Richtig perfide treiben es manche Orchideen. Sie ahmen in Form und Geruch das Weibchen ihrer Bestäuber nach. Beim Blümchen-Sex haben also Pflanzen und Tiere ihren Spaß. Und natürlich der Mensch, denn wer riecht nicht gerne an duftenden Blüten und steckt seine pollenbestäubte Nase sogleich in die Rose nebenan?

Tipp: Auf einem Themenpfad zur pflanzlichen Sexualität des Botanischen Gartens des KIT lassen sich der Kölreuter-Versuch und viele weitere Facetten des schillernden Liebeslebens der Pflanzen erleben.

Infos unter: www.botanik.uni-karlsruhe.de/garten/444.php

Prof. Dr. Peter Nick, Institut für Botanik (in: looKIT)

Gibt es eigentlich Mondbeben?

Gibt es eigentlich Mondbeben?

 „Ja, auch der Mond wird immer wieder von Beben erschüttert“, sagt der KIT-Geophysiker Dr. Thomas Forbriger. „Sie haben andere Ursachen als die Beben auf der Erde – aber wie auf der Erde erfahren wir das meiste über den inneren Aufbau des Mondes durch die Beobachtung seismischer Wellen.“ Um die Beben und auch die Auswirkungen der Gravitationsbeschleunigungen, also der Schwerkraft, zu untersuchen, soll bei der japanischen Mondmission SELENE2 ein Instrumentenpaket mit mehreren Seismometern auf der Mondoberfläche installiert werden.

 Am Black Forest Observatory (BFO), einer gemeinsamen Einrichtung des KIT und der Universität Stuttgart, testen Wissenschaftler mehrerer internationaler Forschergruppen Seismometer, die das Signalspektrum von Mondbeben bis hin zu den Gravitationsbeschleunigungen abdecken. Mit seiner abgeschiedenen Lage in einem stillgelegten Silberbergwerk im Schwarzwald bietet das BFO ideale Bedingungen für die Tests: Es gehört zu den ruhigsten  Stationen des globalen seismischen Netzwerkes.

Weltweit gilt das BFO- Instrumentarium daher als Standardgröße für alle neu entwickelten Messgeräte. In einer Vakuumkammer, 400 Meter tief im Stollen des ehemaligen Silberbergwerks, können die Seismometer in einer annähernd gleichen Umgebung ausgesetzt werden, wie auf dem Mond. „Nur unter extrem ruhigen Bedingungen können die Messgeräte ihre Empfindlichkeit für kleine Signale unter Beweis stellen“, so Forbriger. Das Kernstück dieser geophysikalischen Mission ist ein neu entwickeltes, sehr breitbandiges Seismometer, das Wissenschaftler am Institut de Physique du Globe in Paris (IPGP) in Kooperation mit der ETH Zürich und dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung entwickelt haben. Das VBB-Seismometer soll das ganze Signalspektrum von sehr häufigen lokalen Mondbeben bis hin zu den Gravitationsbeschleunigungen von Erde und Mond abdecken. „Das VBB-Seismometer kommt aber nicht nur auf dem Mond zum Einsatz“, sagt Forbriger. Mit ihm wollen NASA–Wissenschaftler bei der Insight-Mission Beben auf dem Mars und die Schwerewirkung des Marstrabanten Phobos untersuchen.

Dr. Thomas Forbriger, GeoPhysikalisches Institut, KIT (in: looKIT)

Gibt es Eis auch in den Tropen?

Gibt es Eis auch in den Tropen?

„Ja, es gibt Eis in den Tropen“, sagt Monika Niemand, wissenschaftliche Mitarbeiterin am KIT–Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Bereich Atmosphärische Aerosol Forschung, „wenn auch nicht am Boden oder zum Schlittschuhlaufen, sondern auf bis zu 18 Kilometern Höhe.“ Und wie kommt das Eis weit über den Palmen zustande? Die Wissenschaftlerin erklärt: „Tropische Luft ist feucht und warm, sie steigt auf. Zusätzlich wird sie durch Gewitter oder andere Prozesse nach oben befördert. Die aufsteigende Luft kühlt sich durch die Druck- und Temperaturabnahme mit der Höhe ab.“

Nun kommt der entscheidende Effekt, der in der Wolkensimulationskammer AIDA auf dem Campus Nord des KIT genau erforscht wird: „Je kälter das Luftpaket ist, desto weniger Feuchte kann es halten“, sagt die Meteorologin, „der überschüssige Wasserdampf kondensiert auf mikroskopisch kleinen Partikeln in der Luft, den Aerosolen, und gefriert zu Eiskristallen. Winzige Mineralstaubpartikel sind zum Beispiel solche Eiskeime.“ Niemand erklärt weiter: „Auf Kosten des Wasserdampfs werden die Eiskristalle immer größer. Wenn sie eine bestimmte Größe überschritten haben, fallen sie herunter.“ Bedeutet das etwa, dass es in den Tropen auch hageln oder schneien kann? „Unter gewissen Umständen kann es tatsächlich hageln in den Tropen, aber In den meisten Fällen verdampft das Eis durch die hohe Temperatur in Bodennähe“, so Niemand.

Wie viele Eiskristalle entstehen, hängt von der Anzahl und Größe der vorhandenen Aerosolpartikel in der Luft ab. Das Institut für Meteorologie betreibt hier Grundlagenforschung, denn welche Aerosole die Eisbildung wie stark beeinflussen, hat wahrscheinlich Einfluss auf das Klima. „Zirruswolken haben einen wärmenden Effekt“, sagt die Wissenschaftlerin. „Die Strahlung, die von der Sonne auf die Erde trifft und von der Erde wieder abgestrahlt wird, wird von den Zirruswolken zurückgehalten.“ Wie sich organische Beschichtungen auf die Eiskeimfähigkeit von bestimmten Aerosolen auswirken, darüber gewinnen Monika Niemand und ihre Kollegen am KIT mit Hilfe von AIDA ständig viele neue Erkenntnisse.

Monika Niemand, IMKAAF, KIT (in: looKIT)

Wie sehen die Wohnformen der Zukunft aus?

Wie sehen die Wohnformen der Zukunft aus?

In Zeiten wirtschaftlicher Krisen und sozialer Umbrüche fällt der Organisation des Wohnraums mehr denn je existenzielle Bedeutung zu. Wohnen ist ein wesentliches soziales Bindeglied der Gesellschaft.

Die aktuelle Individualisierung von Lebensläufen, Familien- und Arbeitsstrukturen, aber auch demografischer Wandel und Klimawandel schaffen radikal veränderte Bedingungen des Lebens, seiner gesellschaftlichen Wahrnehmung und damit auch seiner Gestaltung.

Je weiter man in die Zukunft schauen möchte, desto unschärfer wird das Bild, wie die Konsequenzen für das Bauen aussehen könnten: wenn wir nur die nächsten zwei bis drei Jahrzehnte betrachten, wird sich vermutlich der Wohnbau in Deutschland technologisch nicht wesentlich verändern, abgesehen von einer verstärkten Ausstattung mit "smarten" Steuerungstechniken. Es werden sich, insbesondere wegen des demografischen Wandels, neue gemeinschaftliche, generationenübergreifende Wohnformen entwickeln. Die Entwicklung in den großen Städten verlangt nach kostengünstigem, hoch verdichtetem Wohnraum, der dem Einzelnen dennoch genug Raum und Freiheit gibt und an veränderliche Bedürfnisse anpassbar ist. Trotz dieser Flexibilität müssen die Gebäude aber nachhaltig sein. Die Lebensdauer der meisten gegenwärtig erstellten Wohnbauten umfasst nur wenige Jahrzehnte, so dass wir auf absehbare Zeit mit der Anpassung und Sanierung von technisch eher minderwertigen Bestandsgebäuden – den heutigen Neubauten – beschäftigt sein werden.

Professor Walter Nägeli, Professor Riklef Rambow, Institut Entwerfen, Kunst und Theorie (EKuT) am Karlsruher Institut für Technologie, 18. April 2013

Sieht jeder Mensch Farben gleich?

Sieht jeder Mensch Farben gleich?

Um diese Frage zu beantworten, muss man sich klar machen, dass der Farbeindruck nicht im Auge, sondern im Gehirn des Betrachters entsteht. Erst im Gehirn wird aus dem Nervenreiz unsere Augen zusammen mit unserer Erfahrung und kultureller Prägung der Eindruck einer Farbe konstruiert. Die Farbwahrnehmung ist also ein subjektiver Sinneseindruck und vergleichbar mit dem Schmecken eines bestimmten Geschmacks oder dem Hören eines Geräusches.

Rein physiologisch betrachtet haben Untersuchungen gezeigt, dass die Anzahl und die Anordnung der farbempfindlichen Zapfen stark von Mensch zu Mensch schwanken. Im Extremfall sind bei manchen Menschen sogar bestimmte farbempfindliche Rezeptoren gar nicht ausgebildet sind, diese leiden dann unter einer Farbenfehlsichtigkeit oder sind sogar farbenblind.

Obwohl physiologisch gesehen einiges dafür spricht dass Menschen Farben unterschiedlich wahrnehmen, handelt es sich bei der Fragestellung strenggenommen um ein philosophisches Erkenntnisproblem: Wie können wir wissen, was im Bewusstsein anderer Menschen vorgeht? Aus philosophischer Sicht kann die Frage ob jeder Mensch Farben gleich sieht also nicht beantwortet werden.

Miro Thapanel und Robin Gruna, Fraunhofer IOSB, Lehrstuhl IES, 18. April 2013

Woher kommt das Licht?

Woher kommt das Licht?

Licht ist elektromagnetische Strahlung und um diese zu erzeugen ist Energie notwendig. Licht wird also aus einer anderen Energieform erzeugt, stellt selbst eine Energieform da und kann wieder in eine andere Energieform umgewandelt werden. Da Licht aus einem elektrischen und magnetischen Feld besteht, ist bei der Erzeugung eine Antenne notwendig. Das Funktionsprinzip ähnelt einer klassischen Radioantenne auf der elektrische Ladung hin und her bewegt wird. Die Radiowelle ist somit auch eine Form von elektromagnetischer Strahlung. Als Antenne wirken bei Licht Elektronen die einen Atomkern umkreisen. Verändern diese Ihre Energie, kann die Differenzenergie in Form von Licht abgestrahlt werden.

Miro Thapanel und Robin Gruna, Fraunhofer IOSB, Lehrstuhl IES, 18. April 2013