Neugierige Kinder: Warum ist Spinnenseide so leicht zu brechen, wenn sie angeblich stärker als Stahl ist?

Professor für Wissenschaftskommunikation und Chemie, University of Hull

Mark Lorch arbeitet nicht für Unternehmen oder Organisationen, die von diesem Artikel profitieren würden, berät sie nicht, besitzt keine Anteile an ihnen und erhält keine Finanzierung von diesen und hat über ihre akademische Anstellung hinaus keine relevanten Verbindungen offengelegt.

Die University of Hull stellt als Mitglied von The Conversation UK finanzielle Mittel bereit.

Alle Partner anzeigen

Curious Kids ist eine Serie von The Conversation, die Kindern jeden Alters die Möglichkeit gibt, ihre Fragen über die Welt von Experten beantworten zu lassen. Alle Fragen sind willkommen: Sie oder ein Erwachsener können sie – zusammen mit Ihrem Namen, Ihrem Alter und der Stadt, in der Sie leben – an [email protected] senden. Wir werden nicht jede Frage beantworten können, aber wir werden unser Bestes geben.

Wie kann Spinnenseide so leicht brechen, wenn sie doch stärker als Stahl ist? - George, zehn Jahre alt, Hethersett, Großbritannien.

Danke für die Frage, George – die einfache Antwort ist, dass Spinnenseide leicht reißt, weil sie wirklich sehr, sehr dünn ist. Ein Faden im Netz einer Gartenspinne hat einen Durchmesser von nur 0,003 Millimetern – das ist mehr als 20-mal dünner als ein Haar auf Ihrem Kopf.

Aber es gibt noch ein paar weitere Dinge, die wir entwirren müssen, um zu sehen, wie stark Spinnenseide im Vergleich zu Stahl ist.

Stahl ist ein Material, das Legierung genannt wird, was bedeutet, dass es sich um eine Mischung von Metallen handelt. Das Hauptmetall in Stahl ist Eisen. Dem Eisen werden weitere Metalle zugesetzt, je nachdem, was der Stahl leisten soll.

Messer und Gabeln bestehen beispielsweise aus rostfreiem Edelstahl. Um dies herzustellen, würden Sie Eisen und Chrom mischen.

Aber vielleicht möchten Sie einen Stahl, der wirklich stark ist, damit Sie daraus Gebäude und Kräne bauen können. Dann müssten Sie Eisen mit einer Menge verschiedener Metalle mischen, darunter Titan und Vanadium.

Es gibt aber noch stärkere Stähle. Ihr Fahrrad besteht möglicherweise aus sogenanntem Maraging-Stahl und besteht aus Eisen, Nickel, Kobalt, Molybdän, Titan und Aluminium.

Seide ist ein ganz anderes Material als Stahl. Es handelt sich tatsächlich um Protein – den gleichen Stoff, aus dem Ihre Haare und Fingernägel bestehen.

Wir verwenden Stahl für verschiedene Aufgaben und Spinnen verwenden Seide auch für alles Mögliche. Und genau wie unser Stahl benötigen Spinnen für die verschiedenen Aufgaben unterschiedliche Seidenstoffe.

Schauen wir uns die gewöhnliche Gartenspinne an: Dieses hübsche Geschöpf spinnt wunderschöne runde Netze aus zwei Arten von Seide.

Die Speichen des Netzes bestehen aus Schleppleinenseide. Es ist stark und leicht dehnbar, was bedeutet, dass es sich gut für die Herstellung der Hauptstützen für die Bahn eignet.

Der Rest des Netzes besteht aus Flaggenseide, die weniger stark, aber sehr elastisch ist und daher den Stoß gut absorbiert, wenn eine große Fliege in das Netz einschlägt.

Aber der Meisterkonstrukteur der Spinnenwelt ist die Darwin-Borkenspinne. Es entstehen riesige Netze, etwa so groß wie ein Küchentisch.

Diese werden manchmal mit Seidenfäden, die sich quer über Flüsse erstrecken, an Bäumen aufgehängt. Um sicherzustellen, dass diese Netze an Ort und Stelle bleiben, verwendet die Spinne superstarke Seidenfäden.

Jetzt habe ich einige Berechnungen durchgeführt, die auf dem Wissen der Wissenschaftler über die Festigkeit dieser verschiedenen Materialien basieren, um Stähle mit Spinnenseiden zu vergleichen und herauszufinden, wie stark sie sind.

Stellen Sie sich vor, wir hätten aus jedem Material einen Faden, der etwa einen Millimeter dick wäre – das entspricht ungefähr der Breite eines Stecknadelkopfes. Wer konnte sich an ihnen festhalten, bevor sie kaputt gingen?

Am schwächsten ist die Flaggenleinen-Seide: Ein zehnjähriges Mädchen könnte wahrscheinlich aus einem Faden davon schwingen, aber nicht viel schwerer.

Als nächstes kommt der hochfeste Stahl, der gerade noch in Ordnung wäre, wenn ein Schimpanse daran hängen würde.

Die Schleppseilseide würde einen kleinen Erwachsenen – wie Spiderman – unterstützen.

Als nächstes kommt die Seide der Darwin-Rindenspinne, die brechen würde, wenn etwas viel Größeres als ein Panda versuchen würde, darauf zu klettern.

Und schließlich würde es einem Gorilla gut gehen, wenn er an einem einen Millimeter dicken Faden aus Maraging-Stahl baumelt.

Das bedeutet, dass einige der stärksten Stähle tatsächlich härter sind als die besten Spinnenseiden. Das ist schade, aber für die Spinnen ist noch nicht alles verloren: Denken Sie daran, dass einige ihrer Seiden noch stärker sind als manche Stähle.

Weitere Curious Kids-Artikel, verfasst von akademischen Experten:

Wie lernen Babys sprechen? – Ella, neun Jahre, Melbourne, Australien.

Unsere Meerschweinchen haben dunkle Augen. Warum haben wir weiße Augen? - Rhoswen, drei Jahre alt, Bristol, Großbritannien.

Was ist der Sinn von Nissen?! – Connie, neun Jahre, Nambour, Australien.