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Physik im Alltag und Naturphänomene

Filzbälle am Meeresstrand

SeeballAn manchen Stränden des Mittelmeeres findet man ganze Bänke von pflanzlichen Überresten. Sie bestehen aus braunen, faserigen kurzen Ästchen, an denen oft noch Reste von länglichen Blättern haften, deren ehemaliges frisches Grün meist nur noch erahnt werden kann.
Es handelt sich um abgestorbene Bestandteile des Neptungrases, das in flachen Bereichen auf dem Meeresgrund wächst. Das Gras ist mit einem Erdspross (Rhizom) im Boden verankert. Es wird zuweilen durch unterschiedliche Einwirkungen herausgerissen und landet irgendwann am Strand, wo es sich an bestimmten Stellen ansammelt.Neptungras
Als ich diese Ansammlungen zum ersten Mal sah, dachte ich sie wären von beflissenen Reinigungskräften des Strands zusammengetragen worden, um danach abtransportiert zu werden. Das haufenweise Auftreten dieser erst auf den zweiten Blick gefälligen Pflanzenreste ist jedoch einem Selbstorganisationvorgang zu verdanken. Nehmen wir an, einige dieser faserigen Erdsprosse (untere Abbildung) haben sich zufällig ineinander verhakt. Für die anbrandenden Wellen ist es dann schon etwas schwieriger sie vor sich herzutreiben als einzelne Exemplare. Die Wahrscheinlichkeit, dass solche Einzelexemplare durch die unermüdlichen Wellenaktivitäten irgendwann einmal zu einer solchen Ansammlung  gelangen, sich dort verhaken und hängenbleiben, wird mit jedem Sproß größer. Denn die Voraussetzungen für eine Verhakung werden umso günstiger, je reichhaltiger die Ankopplungsmöglichkeiten werden. Und diese wachsen mit der Größe der Ansammlung. Fazit: Je größer der Haufen desto schneller das Wachstum. Oder wie schon in der Bibel zu lesen ist: „Wer da hat, dem wird gegeben“ (Matthäus 13:12).
In der Nähe der massenhaften Ansammlung der Erdsprosse, findet man häufig auffällig perfekt geformter Filzkugeln, deren Herkunft nicht unbedingt sofort mit den Sprossen in Verbindung gebracht wird. Trotz der farblichen Ähnlichkeit erinnert die Kugelform zu sehr an etwas Hergestelltes als an etwas Gewordenes. Und diese Differenz war für mich offenbar so groß, dass meine Hypothesen zunächst in weiter entfernten (im Nachhinein sehr abwegigen) Gefilden festen Grund suchten, als in den ganz in der Nähe befindlichen Seegrashaufen.
Hat man aber erst einmal begriffen, dass hier ein Zusammenhang besteht, kann es ohne fremde Hilfe gelingen, der Entstehung der Filzkugeln auf den Grund zu kommen. Denn ganz ähnlich wie das selbstorganisierte Wachstum durch Verhakungen an Land zu haufenweisen Ansammlungen von Erdsprossen führt, entstehen auf dem Meeresgrund, also dort wo das Neptungras wächst, auf ähnliche Weise diese merkwürdigen Filzbälle (obere Abbildung).
Lange bevor die Erdsprosse das Land erreichen, können sie schon unter Wasser zum Spielball der Wellenbewegung werden. Nachdem sie auf diese Weise in einzelne Bestandteile zerfasert werden, kommen sie durch das rhythmische Hin- und Her der Wellen auf dem Boden immer wieder miteinander in Berührung. Dadurch wächst die Wahrscheinlichkeit sich ineinander zu verhaken. Nach einem ähnlichen Prinzip wie beim Wachstum der Haufen kompletter Sprosse am Meeressaum gilt auch hier: Je mehr Teile bereits ineinander verhakt sind, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass weitere Teile eingefangen werden. Wegen der durch den Auftrieb verminderten Gewichtskraft der so entstehenden Filzaggregate, bleiben auch größere Exemplare unter Wasser kaum an einer Stelle liegen. Sie werden durch den anhaltenden Wellengang über den Meeresboden geschoben und nach einer gewissen Abrundung gerollt. Herausragenden Fasern werden dabei zunehmend abgewetzt oder ins Innere der entstehenden Kugel gedrückt, die dadurch weiter verfestigt wird. Der Einfang weiterer Pflanzenfasern wird dadurch schließlich immer unwahrscheinlicher. Außerdem nehmen die runden Gebilde aufgewirbelten Sand auf, wodurch sie immer fester und dichter werden. Es findet eine regelrechte Verfilzung statt und die in alle Richtungen gerollten Bälle nehmen eine immer perfektere Kugelform an.
Dass das Rollen von zunächst unförmigen Gegenständen zwangsläufig zu Kugeln führt, kennt man beispielsweise von der Herstellung von Knetgummikugeln: Ein Stück Knete wird zwischen den rotierenden Handflächen unter sanftem Druck gewalzt. Aber auch die kugleförmigen Perlen von Schmuckarmbändern werden rotierenden Behältern aus unförmigen Bruchstücken hergestellt.
Aus Neptungras kann nach neueren Erkenntnissen Dämmstoff gewonnen werden, das nicht nur eine hohe Wärmedämmung bewirkt, sondern auch ohne weitere Zusätze die gesetzlich vorgeschriebenen Bedingungen des Brandschutzes erfüllt. Ausschlaggebend dafür ist die silikathaltige Faserstruktur der Pflanze. Hinzu kommt, dass das Material frei ist von gesundheitlich bedenklichen Emissionen und Inhaltsstoffen

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