In de jaren 1960 zagen ornithologen dat het sahelzandhoen, dat leeft in woestijngebieden in Afrika en het Midden-Oosten, water kan vervoeren in zijn buikveren.
Met de technologie van die tijd, zoals optische microscopen, konden ze echter niet verklaren wat deze veren zo bijzonder maakt.
Sommige vogels hebben waterafstotende veren. Denk maar aan pinguïns of eenden, die bij hun staartveren een klier hebben die een olie afscheidt met een waterafstotende werking.
Water opvangen en vasthouden met de veren is echter iets anders, maar nu heeft een team van de Johns Hopkins University en het Massachusetts Institute of Technology in de VS het raadsel eindelijk opgelost.
Hun bevindingen, gepubliceerd in Journal of the Royal Society Interface, kunnen mogelijk tot nieuwe technologieën leiden.
Watervervoer over lange afstanden
Het sahelzandhoen (Pterocles senegallus) is tussen de 24 en 40 centimeter lang en weegt 150 tot 500 gram. Hij blijft uit de buurt van veelbezochte drinkplaatsen om roofdieren te ontlopen.
Omdat de soort monogaam is, verzorgen het mannetje en het vrouwtje jongen samen, en omdat het vrouwtje overdag broedt, gaat het mannetje meestal op zoek naar water.
Zandhoenders vliegen soms wel 20 kilometer om water te vinden. Ze strijken neer in waterpoelen en schudden met hun lichaam, waardoor het water wordt opgezogen door de veren onder hun buik.
Ze kunnen 15 procent van hun eigen lichaamsgewicht dragen, maar onderweg verdampt er wat water. Met het water dat het nest haalt, worden de eieren gekoeld. Als ze uitgekomen zijn, krijgen de kuikens ervan te drinken.
Met behulp van elektronenmicroscopie 3D-technologie konden de onderzoekers inzoomen op de veerpunten van het sahelzandhoen. Hier een van de weerhaakjes die helpen het water in de veer te houden.
Weerhaakjes en spiralen houden water vast
Met moderne technologie zijn de Amerikaanse onderzoekers erachter gekomen hoe het sahelzandhoen het water vasthoudt.
Met behulp van elektronenmicroscopie, microcomputertomografie, lichtmicroscopie en 3D-videografie konden ze inzoomen op de kleinste delen van de veren.
De onderzoekers focusten op de piepkleine veerschachten en de zogeheten stralen die uit de schacht steken, elk een fractie van de breedte van een mensenhaar.
De wetenschappers doopten de droge veer in water om te kijken hoe deze het water opnam. Vervolgens werd de veer omhoog getrokken en in een reageerbuis geplaatst.
Ze observeerden hoe de veer opzwol, waarna de complexe structuur beter kon worden onderzocht.
Uit nadere analyse bleek dat de individuele veren water vasthouden dankzij een woud van weerhaakjes bij de schacht en gekrulde weerhaakjes bij de punt van de stralen, die als een soort douchemuts fungeren.
Een extreem uitvergrote dwarsdoorsnede van een veer van een sahelzandhoen, die ook een gekruld spiraaleffect heeft als de veer zich volzuigt met water.
De weerhaken en de gekrulde spiraalstructuur van de veren houden de waterdruppels binnen als microscopische flesjes.
De onderzoekers hopen dat de bijzondere veren van het sahelzandhoen inspiratie kunnen bieden voor waterabsorberende technologieën.
Ze denken bijvoorbeeld dat de techniek te gebruiken is om water op te vangen uit mist en dauw, wat van pas kan komen in droge streken.
Daarnaast kan de techniek gebruikt worden in de waterflessen van sporters, die vaak veel morsen als ze tijdens het rennen drinken.