Pterosauriër, het reptiel dat vloog op zonne-energie


Foto: Trouw

Van alle organismen die de afgelopen vier miljard jaar ooit hebben bestaan, is 99 procent uitgestorven. Dat betekent echter niet dat het allemaal slechte ontwerpen waren. Velen waren perfect aangepast aan hun omgeving en uitermate succesvol in hun tijd. Maar snelle en grote verandering konden ze niet bijbenen, waardoor ze helemaal uitstierven of alleen in veranderde, aangepaste vorm konden overleven. Sommige hadden gewoon domme pech, zoals de zeer succesvolle dinosaurussen, die 65 miljoen jaar geleden het loodje legden vanwege (de gevolgen van) een catastrofale meteorietinslag. Die zouden wij mensen ook niet overleven.

Bionica, de out-of-the-box-innovatiemethode die haar inspiratie uit de natuur haalt, kijkt meestal naar bestaande organismen omdat die het gemakkelijkst zijn te bestuderen. Daarom is biodiversiteit, naast andere zaken, ook voor het leren van de natuur belangrijk. Van wat niet meer bestaat, is het een stuk lastiger te achterhalen hoe het precies werkt en wat we daarvan kunnen afkijken voor onze eigen innovaties.

Soms lukt het toch om waardevolle lessen te leren van fossielen. Een voorbeeld zijn de grootste vliegende dieren ooit: de pterosauriërs. Deze reptielen zijn tegelijkertijd met de dinosaurussen uitgestorven (dezelfde meteoriet), maar vormden daarvoor een succesverhaal van maar liefst 170 miljoen jaar. Ze zijn dus moeilijk een stelletje mislukkelingen te noemen.

Ondanks een spanwijdte van tot wel 14 meter, was de vlieghuid van de pterosauriërs minder dan vijf millimeter dik, terwijl er enorme krachten op kwamen te staan. De vlieghuid werd opgespannen door de achterpoten, het lichaam en de voorpoten met een extreem verlengde vinger. Van sommige fossielen is de vlieghuid zo goed bewaard gebleven dat zelfs na al die tijd nog te zien is dat het geen eenvoudig lapje leer is.

Pterosauriërs waren geen nachtdieren zoals vleermuizen, maar vlogen overdag in een tijd met een fel brandende zon en oververhitting lag op de loer. Daarnaast moest het reptiel op zijn gewicht letten om nog te kunnen vliegen. De vlieghuid is dan ook een lichtgewicht en multifunctioneel membraan, opgebouwd uit verschillende lagen.

De bovenste laag bestaat uit een gerimpelde opperhuid, waarbij de ribbels als koelribben fungeerden. Daaronder ligt een met lucht gevulde schuimlaag, die als isolatiemateriaal diende en voor stevigheid zorgde. Ook wordt vermoed dat deze laag schadelijke UV-straling reflecteerde of absorbeerde.

Dan volgt een vezellaag die hoofdverantwoordelijk was voor de stevigheid en de vleugel tevens voorzag van een vouwmechanisme. Tijdens het voortbewegen over de grond liepen de pterosauriërs op alle vier de poten en werd de huid opgevouwen om te voorkomen dat het dier hem beschadigde of erover zou struikelen. Bij het vouwen stuurden de vezels de huid zodanig dat deze zich netjes plooide, zonder de huid, bloedvaten en zenuwen te knikken.

Spieren in de onderliggende laag konden de welving van de vezelstructuur veranderen, waardoor de vliegeigenschappen van de vleugels ingesteld konden worden. De onderste laag met bloedvaten voorzag de vleugel van voedingsstoffen en energie. Bovendien werkten de bloedvaten als een warmtewisselaar, waarbij naar behoefte warmte kon worden opgenomen of afgestaan. Waarschijnlijk verwarmden de reptielen zich ook met zonnewarmte en waren dus de eerste ‘vliegtuigen’ aangedreven door zonne-energie.

De gelaagde vlieghuid van fossiele pterosauriërs inspireert makers van modern multifunctioneel technisch textiel, dat bijvoorbeeld toegepast kan worden in daken van stadions en luchthavens. Dun, lichtgewicht, maar stevig materiaal, dat voor een aangename binnentemperatuur zorgt en zelfs energie opwekt. Bovendien kan het materiaal vele malen worden opgevouwen en uitgevouwen zonder te scheuren. Dat laatste zou ook reuze handig zijn voor tenten en landkaarten.

Gepubliceerd in dagblad Trouw op 25 november 2016

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