Warm wonen in een ijsbeerhuis


Foto: Arturo de Frias Marques

(Extra materiaal behorende bij de QR code uit de krant na de columntekst)

Een leuke anekdote over het grootste landroofdier gaat als volgt: de klimaatverandering bedreigt het leefgebied en daarmee het voortbestaan van de ijsbeer. Om de achteruitgang in de gaten te houden moeten de dieren regelmatig worden geteld. De evolutie heeft de ijsbeer echter uitgerust met dezelfde kleur als sneeuw, een zeer handige camouflage tijdens het jagen, maar erg lastig bij het tellen.

Daarom bedachten de onderzoekers een slimme truc. Een ijsbeer is net als de mens een warmbloedig zoogdier van zo’n 37 graden Celsius. Warmte is goed waar te nemen met een infraroodcamera en omdat sneeuw geen warmte uitstraalt, zou het landschap in groot contrast moeten staan met het gezochte dier.

Vanuit een vliegtuig werd met dit type camera de uitgestrekte witte vlakte afgezocht. Het resultaat was welgeteld nul ijsberen. Dat de Noordpoolbewoner een zeldzame verschijning is, was bekend, maar uitgestorven leek de onderzoekers wel erg gortig. Er was duidelijk iets mis met de telmethode.

De ijsbeer leeft in een omgeving waar het 50 graden kan vriezen. Een dier wil zijn warmte dan echt niet uitstralen, maar zal er juist alles aan doen om die binnen te houden. Daartoe heeft de ijsbeer een vetlaag van 10 centimeter en een dichte vacht. Zijn haarkernen hebben bovendien een schuimachtige structuur, waardoor lucht zich niet alleen tussen, maar ook in de haren kan nestelen om zo voor een isolerende laag te zorgen.

De poolbeer is van binnen dus warm als een zoogdier, maar van buiten zo koud als de omgeving. Ook absorbeert de vacht infrarode straling op eenzelfde wijze als ijs en sneeuw. IJsberen vinden met een infraroodcamera is, kortom, kansloos.

Gelukkig voor de tellers reageren ijsberen en sneeuw wel verschillend op ultraviolet licht. Sneeuw weerkaatst de stralen, terwijl de vacht ze absorbeert. Zo kan met een UV-camera aangetoond worden dat er gelukkig nog steeds beren rondlopen op de Noordpool.

Eigenlijk is de vacht niet wit maar doorzichtig. De reflectie van het zichtbare licht op de haren zorgt er voor dat mensen ze als wit ervaren. De huid daarentegen is zwart en absorbeert gemakkelijk straling om op te warmen. Een theorie was dat de holle haren als glasvezel functioneren en het licht naar de zwarte huid geleiden waar het geabsorbeerd wordt. Recenter onderzoek spreekt dat weer tegen.

Of het nu waar is of niet, het principe is goed te gebruiken. Duitse onderzoekers hebben een experimenteel ‘ijsbeerhuis’ gebouwd, waarin alle technieken van de ijsbeer zijn gebruikt. De bovenkant heeft een doorzichtige en zelfreinigende laag, die straling van de zon doorlaat. Daaronder zit zwart absorberend materiaal dat de straling in warmte omzet. Tussen beide lagen in bevindt zich holharig textiel dat met lucht is gevuld ter isolatie.

Net als bij de ijsbeervacht gaat er dus geen gewonnen warmte verloren. En het experiment loopt nog. Uiteindelijk moet dit systeem zoveel warmte insluiten, dat die kan worden opgeslagen voor later gebruik.

Er zijn meer bedrijven die zich hebben laten inspireren door de ijsbeer. Zo worden holle, met lucht gevuld textielvezels gebruikt in lichtgewicht winterjassen en slaapzakken. Er is camouflagekleding waarin de drager onopgemerkt blijft bij infrarooddetectie. Tenzij de bespieder ook een UV-camera bij zich heeft natuurlijk.

Ook leuk om te weten naar aanleiding van de column:

Mensen zien alleen zichtbaar licht. Voorwerpen die al het licht absorberen nemen wij waar als zwart, terwijl we objecten die al het licht reflecteren als wit zien. Zowel sneeuw als de pels van een ijsbeer absorberen infrarood licht (IR). Daarom zien beide er zwart uit op een IR foto en steekt de beer dus niet af tegen de besneeuwde achtergrond. In een studie naar de infrarood eigenschappen van de haren van de ijsbeer heeft het team ter vergelijking ook de witte haren van één van de onderzoekers onderzocht (dat was natuurlijk absoluut niet voor de lol). Ook de witte mensenharen bleken de infrarode straling goed te absorberen.


Foto: www.worldofwarmth.com

In het ultraviolet (UV) is het een heel ander verhaal. Bij het spelen in de sneeuw of tijdens het skiën moet men extra opletten om niet te verbranden op zonnige dagen. Sneeuw reflecteert bijna 80 procent van de UV straling. Het vacht van de ijsbeer absorbeert juist UV. Op een UV foto ziet de ijsbeer er zwart uit en staat in schril contrast met de sneeuw die er in UV wit uitziet.

Een strikvraag van lolbroeken is hoeveel pinguïns een ijsbeer per dag eet. Het antwoord is natuurlijk nul omdat ijsberen op de Noordpool leven en pinguïns op de Zuidpool. De Arctis is het gebied rond de Noordpool en de naam komt van het Latijnse woord voor beer. Het refereert niet aan de ijsbeer, maar aan de sterrenbeelden Grote Beer en Kleine Beer die zich in de buurt van de noordelijke hemelpool bevinden. Het gebied rondom de Zuidpool wordt aangeduid met Antartica en betekent in het Latijn ‘tegen over de beer’ of in een ruimere uitleg: zonder beer.

Uit dezelfde grapjassen categorie komt het volgende raadsel: er is een huis met aan alle kanten ramen op het zuiden. Er loopt een beer voorbij. Welke kleur heeft zijn vacht?

Meer informatie over het Polar bear House is hier te vinden.


Foto: TAO Trans. GmbH


Foto: Dr. Qingwei Chen

Gepubliceerd in dagblad Trouw op 28 november 2014

Ylva Poelman alias De Bionische Vrouw
E: info@bionicacentrum.nl
T: 06 - 22 79 71 84