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American Heiner – Ein Mammut macht Geschichte

Peale’s Mastodon, Mammut americanum, 1801  Wolfgang Fuhrmannek, HLMD  Hessisches Landesmuseum Darmstadt
Peale’s Mastodon, Mammut americanum, 1801 Wolfgang Fuhrmannek, HLMD Hessisches Landesmuseum Darmstadt

Kaum einer weiß: Das Darmstädter Mammut ist Amerikaner und eine Sensation
in der Geschichte der Paläontologie!
Die Ausstellung »American Heiner« (25. März bis 19. Juni 2022) geht der
Geschichte dieses weltbekannten fossilen Elefantenskelettes nach, das nach
seinem Entdecker auch »Peale’s Mastodon« genannt wird. Es ist das erste
museal montierte Skelett eines fossilen Elefanten in Nordamerika.
Alexander von Humboldt bewunderte das Skelett, als er am Ende seiner
›amerikanischen Reise‹ im Frühsommer 1804 Station in Philadelphia machte.
1854 kam es über Umwege nach Darmstadt und ist damit seit über 150 Jahren
ein Darmstädter oder, wie man hier sagt, ein echter »Heiner«.

Die für Familien angelegte Schau präsentiert anhand von Objekten aus der
Kunst- und Naturgeschichte von Gemälden, Zeichnungen und Fossilien die
Auswirkungen des Fundes auf die Forschungs- und Geistesgeschichte.
Weltberühmte Leihgaben wie Charles Willson Peale »The Artist in His
Museum« aus Philadelphia und »The Exhumation of the Mastodon« aus
Baltimore sind erstmals in Europa zu sehen. Der Illustrator Niels Schröder
veranschaulicht diese facettenreiche Geschichte in großformatigen
Wandzeichnungen.

Die Geschichte von Peale’s Mastodon ist eng mit der Geschichte der
Vereinigten Staaten verbunden. Die Entdeckung von Mastodonknochen am Ohio
River im Jahr 1739 löste im Laufe des 18. Jahrhunderts eine
wissenschaftliche Diskussion in der Alten und Neuen Welt aus. Eine
wichtige Rolle dabei spielte Charles W. Peale aus Philadelphia, der nicht
nur ein gefragter Künstler, sondern auch ein geschätzter Naturaliensammler
mit eigenem Museum war. Sein Interesse an Mastodonknochen wurde durch
einen hessischen Militärarzt geweckt. Als 1801 im Hudson River Valley
fossile Knochen gefunden wurden, übernahm Peale mit seinem Sohn Rembrandt
die Ausgrabungen und entdeckte die Reste von zwei Mastodonskeletten. Peale
setzte aus diesen Knochen in Philadelphia ein Skelett zusammen, ergänzte
fehlende Teile durch Holzrepliken, entwickelte ein Metallgerüst und
präsentierte das Ergebnis zur großen Begeisterung des Publikums in seinem
Museum.

Die Entdeckung des Mastodons erregte damals so großes Aufsehen, weil sie
das gültige Verständnis über die Entstehung der Welt grundsätzlich in
Frage stellte. Die fossilen Knochen waren ein offensichtlicher Beweis
dafür, dass die Welt und mit ihr die Tierwelt einmal anders ausgesehen
haben könnte. Ein unerhörter Gedanke. Denn noch immer war die biblische
Überlieferung und die Lehre von der Entstehung der Welt als göttliche
Schöpfung maßgeblich. Dieser entsprechend gingen die Wissenschaftler bei
den ersten Knochenfunden Anfang des 18. Jahrhunderts noch davon aus,
Knochen von Riesen vor sich zu haben. Das war eine durchaus naheliegende
Schlussfolgerung, wenn man bedenkt, dass Riesen als real galten.

Die Erkenntnis, dass es sich bei diesen Knochen um Fossilien eines
ausgestorbenen Tieres handelt, war daher ein wissenschaftlicher Wendepunkt
und der Beginn eines Prozesses, der 1859 zu der von Charles Darwin
formulierten Evolutionstheorie führte.

Die Entdeckung von Peale’s Mastodon war auch für das Selbstbewusstsein der
jungen amerikanischen Nation wichtig. Sie widersprach einer kruden
wissenschaftlichen Theorie des 18. Jahrhunderts, die behauptete, die
amerikanische Fauna sei als degeneriert anzusehen, weil es dort nur
kleine, schwache Tierarten gäbe. Der berühmte Pariser Naturforscher Buffon
hatte dies im Selbstverständnis der Überlegenheit des alten Europas
gegenüber der Neuen Welt veröffentlicht. Obwohl diese scheinbar groteske
Einschätzung unhaltbar war, nagte sie am Selbstwertgefühl der jungen
amerikanischen Nation, die sich gerade politisch von England losgesagt
hatte. In diesem Moment kam Peales Entdeckung des großen Mastodons genau
richtig. Das Skelett bewies, dass es auch in Amerika große Tiere gab oder
gegeben hatte. Daher waren seine Ausgrabung und seine Präsentation in
Peales Museum Angelegenheiten von nationaler Bedeutung, an denen auch der
amerikanische Präsident regen Anteil nahm. Thomas Jefferson war mit Peale
persönlich bekannt und unterstützte das Projekt finanziell. Und wenn der
Weißkopfseeadler als Wappentier der Vereinigten Staaten nicht schon
festgestanden hätte, wäre zu diesem Zeitpunkt sicherlich auch das Mastodon
in Frage gekommen.

Nach dem Tode Peales wurde es ruhiger um das berühmte Skelett. Es wurde
verkauft und kam auf verschlungenen Wegen über Paris und London im Jahr
1854 nach Darmstadt. Hier fand es nach dem Bau des Museumsgebäudes von
Alfred Messel 1906 in der Abteilung Erd- und Lebensgeschichte seinen
festen Platz.

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Die (Um-)Welt im Blick der Wissenschaft

Welche Erkenntnisse und Vorschläge Bamberger Forschende für ein
nachhaltigeres Leben haben.

Mit dem Thema Nachhaltigkeit beschäftigen sich Forschende der Universität
Bamberg aus unterschiedlichen Disziplinen: etwa aus der Didaktik,
Amerikanistik, Wirtschaftsinformatik, BWL und Pädagogik. In ihrer
Forschung beziehen sie Nachhaltigkeit nicht nur auf Ökologie, sondern
verwenden einen erweiterten Begriff im Sinne der Vereinten Nationen (UNO).
Die UNO strebt 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung bis 2030 an. Dazu
gehören Maßnahmen zum Klimaschutz, aber auch hochwertige Bildung, weniger
Ungleichheiten, bezahlbare und saubere Energie. Bamberger
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen zum Beispiel folgende
Fragen:

Wie vermittelt man Schülerinnen und Schülern mit einer App Artenkenntnis?
Dr. Jorge Groß, Professor für Didaktik der Naturwissenschaften:

„Die Zahl der Insekten in Deutschland ging flächendeckend um rund 75
Prozent in 25 Jahren zurück. Dieser Verlust an Arten ist besonders
gravierend, weil sie die Basis von Nahrungsketten bilden, zum Beispiel von
Insekten zu Vögeln. Trotz der gesellschaftlichen und ökologischen
Bedeutung geht das Wissen über die Artansprache zusehends verloren.
Solange Lebewesen nicht bekannt sind, können Menschen sie nicht
wertschätzen und sich für ihren Schutz einsetzen. Deshalb haben wir die
App ‚ID-Logics‘ für Lernende entwickelt, um Arten bestimmen zu können.“

E-Mail:         Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein.

Welche Schnittstellen gibt es zwischen der frühen Umweltbewegung und US-
amerikanischer Literatur?
Dr. Christine Gerhardt, Professorin für Amerikanistik:

„Die Umweltkrise ist auch eine Krise der Vorstellungskraft, deshalb sind
Literatur und Umweltbewegung untrennbar miteinander verbunden, gerade in
den USA. Mitte des 19. Jahrhunderts kam die amerikanische Literatur
erstmals zur vollen Blüte. Die scheinbar unbegrenzte Natur war ein
zentrales Thema. Zeitgleich änderte sich der gesamtgesellschaftliche Blick
auf die Umwelt. Galt die Natur bis dahin primär als zu überwindendes
Hindernis und wirtschaftliche Ressource, sahen viele nun ihre
Verletzlichkeit, ja Endlichkeit, und diskutierten ihren Wert an sich.“

E-Mail: christine.gerhardt@uni-bamberg.de

Wie kann der E-Commerce nachhaltiger werden?
Prof. Dr. Eric Sucky und Dr. Björn Asdecker, Lehrstuhl für
Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Produktion und Logistik:

„E-Commerce bezeichnet den elektronischen Handel mittels Internet. Dies
ist eng verbunden mit der Logistik, da die gehandelten Waren gelagert,
umgeschlagen und transportiert werden müssen. Wie kann der E-Commerce
nachhaltiger werden? Erstens durch die Vermeidung unnötiger Bestellungen
und Retouren. Zweitens durch die ressourcenschonende Verwertung von
Überbeständen und Rücksendungen. Drittens durch die Verringerung des mit
den notwendigen Logistikleistungen verbundenen CO2-Ausstoßes,
beispielsweise durch Bündelung von Transporten und Einsatz von Elektro-
Lieferwagen.“

E-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein. und Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein.

Wie setzen Sie sich für eine nachhaltigere Bildung weltweit ein?
Prof. Dr. Annette Scheunpflug, Lehrstuhl für Allgemeine Pädagogik:

„Nachhaltigkeit kann nur erreicht werden, wenn eine globale Perspektive
eingenommen wird. Diese Forschungsperspektive nimmt die Allgemeine
Pädagogik in doppelter Hinsicht ein. Zum einen geht es uns um das Globale
Lernen in Deutschland und Europa, zum Beispiel: Wie wird die Komplexität
weltgesellschaftlicher Entwicklung im Unterricht dargestellt? Zum anderen
geht es um Bildungsgerechtigkeit im Globalen Süden. Deshalb bieten wir
einen Masterstudiengang für Führungspersönlichkeiten aus kirchlichen
Schulsystemen aus Subsahara-Afrika an.“

E-Mail: annette.scheunpflug@uni-bamberg.de

Wie erkennt man automatisch, ob Wärmepumpen energieeffizient arbeiten?
Prof. Dr. Thorsten Staake, Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik,
insbesondere Energieeffiziente Systeme:

„Wärmepumpen sind wichtig für die Energiewende: Erneuerbare Wärmeenergie,
die auch an kalten Tagen in der Außenluft oder im Erdreich verfügbar ist,
kann zum Heizen von Räumen und zur Warmwasserbereitung dienen.
Entsprechend wichtig ist ein effizienter Betrieb der Geräte. Es ist jedoch
eine komplexe Aufgabe, Wärmepumpen auszulegen und zu konfigurieren.
Beispielsweise werden häufig Kennlinien bei der Installation zu großzügig
eingestellt. Wir erforschen, wie sich fehlerhafte Einstellungen und
technische Defekte aus der Ferne erkennen lassen.“

E-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein.

Ausführliche Zitate und Bilder der Forschenden finden Sie in der aktuellen
Ausgabe des Magazins „uni.kat“ der Universität Bamberg unter: www.uni-
bamberg.de/unikat

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Neues Format für die Wissenschaftskommunikation

BAWProjektreport - Wissenschaftliche Begleitung des Wasserstraßenprojekts
Abladeoptimierung der Fahrrinnen am Mittelrhein.

„Mit dem BAWProjektreport ergänzen wir die bestehenden Formate für unsere
Wissenschaftskommunikation um ein neues Format“. Dies sagte der Leiter der
Bundesanstalt für Wasserbau, Prof. Dr.-Ing. Christoph Heinzelmann,
anlässlich der Veröffentlichung des ersten Reports im Rahmen der neu
geschaffenen Publikationsreihe.

„Ziel dieses Formats ist es, die interessierte und allgemeine
Öffentlichkeit über unsere Arbeit zu informieren. Unsere technisch-
wissenschaftlichen Untersuchungen für verkehrswasserbauliche Großprojekte,
wie z. B. die Abladeoptimierung der Fahrrinnen am Mittelrhein, finden
nicht im Elfenbeinturm statt, sondern werden offen und transparent
kommuniziert. Dafür haben wir jetzt den BAWProjektreport entwickelt, der
sich in jeder Ausgabe einem anderen Großprojekt widmen wird.“

Wissenschaftskommunikation ist eine wichtige Aufgabe im
Wissenschaftssystem, die zunehmend an Bedeutung gewinnt. Aktuelle
Grundsatzpapiere des Bundesministeriums für Bildung und Forschung sowie
des Wissenschaftsrats belegen diesen Trend und formulieren Anforderungen
und Rahmenbedingungen für die individuelle und institutionelle
Wissenschaftskommunikation. Der jüngst geschlossene Koalitionsvertrag der
neuen Bundesregierung stellt fest: „Wissenschaft ist kein abgeschlossenes
System, sondern lebt vom Austausch und der Kommunikation mit der
Gesellschaft“. Hierzu soll die neue Publikationsreihe BAWProjektreport
einen Beitrag leisten.

Thema des ersten BAWProjektreports ist die Abladeoptimierung der
Fahrrinnen am Mittelrhein. Dieses Projekt zählt derzeit zu den
Bundeswasserstraßenprojekten mit der höchsten Priorität. Ziel ist es, die
Schifffahrtsverhältnisse im Abschnitt zwischen Mainz und St. Goar bei
Abflüssen zwischen Niedrigwasser und Mittelwasser an die oberhalb und
unterhalb liegenden Streckenabschnitte anzupassen. Als wissenschaftliche
Beraterin unterstützt die BAW das planende Wasserstraßen- und
Schifffahrtsamt Rhein mit flussbaulicher, nautischer und geotechnischer
Expertise. „Der BAWProjektreport beschreibt unsere fachlichen Aufgaben und
stellt die angewandten Methoden und Verfahren in allgemein verständlicher
Form dar“, erläutert Dr.-Ing. Sven Wurms, Wissenschaftler an der BAW.
„Deutlich werden die Interdisziplinarität und Komplexität unserer
Untersuchungen sowie der hohe Untersuchungsaufwand, der erforderlich ist,
um die geforderte Genauigkeit und Belastbarkeit unserer Ergebnisse
sicherzustellen.“

Originalpublikation:
https://www.baw.de/content/publikationen/www-dokumente-
oeffentlich/0/BAWProjektreport_2022_01.pdf

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Schutzverpackung für Ladungsträger

FAU-Forschungsteam entwickelt Design für ultralanglebige Perowskit-
Solarzellen

Eine Forschungsgruppe der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-
Nürnberg (FAU) und des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg für
Erneuerbare Energien (HI ERN) haben ein Design entworfen, mit dem die
Betriebsstabilität und die Lebensdauer von Perowskit-Solarzellen deutlich
erhöht werden können. Kern ihrer Entwicklung ist eine polymere
Doppelschicht, die die Perowskite vor Korrosion schützt und zugleich einen
ungehinderten Ladungstransfer ermöglicht. Die Erkenntnisse der Forscher
wurden im renommierten Fachjournal „Nature Energy” veröffentlicht*.

Um die Nutzung von Sonnenenergie effizienter zu gestalten, wird weltweit
mit Hochdruck an Alternativen zur verbreiteten Silizium-Technologie
geforscht. Ein vielversprechender Ansatz sind sogenannte Perowskit-
Solarzellen. Perowskite sind eine Gruppe von Metalloxiden, die sehr
unterschiedlich zusammengesetzt sein können. Was sie eint, ist ihre
hervorragende optoelektronische Leistungsfähigkeit und die kristalline
Struktur, die technisch einfach hergestellt und modifiziert werden kann.
„Der besondere Vorteil gegenüber Silizium ist, dass Perowskite bei
Raumtemperatur in hauchdünnen Schichten auf Substrate gesprüht oder
gedruckt werden können“, erklärt Prof. Dr. Christoph J. Brabec, Inhaber
des Lehrstuhls für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und
der Energietechnologie) der FAU, Direktor am Forschungszentrum Jülich und
Leiter der Forschungsgruppe „Hochdurchsatzmethoden in der Photovoltaik“ am
HI ERN. „Das macht die Produktion von Solarmodulen besonders flexibel und
preiswert.“

Bislang zeigen sich bei den neuartigen Modulen aber zwei gravierende
Nachteile: Sie sind erstens nicht sehr langlebig, weil Perowskite an ihren
Grenzflächen zu Korrosion neigen und ihre Leistungsfähigkeit zum Teil
innerhalb weniger Tage rapide abnimmt. Zweitens sind Perowskit-Module
nicht sehr robust gegenüber höheren Temperaturen, was ihre Stabilität im
Praxisbetrieb stark einschränkt. Grund dafür sind vor allem ionisch
dotierte Schichten, die einerseits für den Transport der Ladungsträger
benötigt werden, andererseits jedoch zu unerwünschten Sekundärreaktionen
führen.

Doppel-Polymerschicht als Leiter und Schutzfilm

Die Hochdurchsatzgruppe am HI ERN hat nun ein Design entworfen, das die
beschriebenen Nachteile von Perowskit-Zellen eliminiert: Kern ihrer
Entwicklung ist eine Polymer-Doppelschicht, die unmittelbar auf dem
Perowskit liegt. Die obere Schicht ist mit einer nicht-ionischen Säure
dotiert, während die untere undotiert ist und gleichermaßen als
Ladungsleiter und Korrosionsschutz fungiert. „Diese Architektur schützt
einerseits die sehr sensible Grenzfläche zum Perowskiten, zeigt
andererseits jedoch eine außerordentlich stabile Leitfähigkeit auch bei
höheren Temperaturen“, sagt Dr. Yicheng Zhao, der maßgeblich an der
Entwicklung des neuen Moduls beteiligt ist.

Die Ergebnisse zeigen eine für Perowskit-Solarzellen bislang unerreichte
Robustheit und Lebensdauer: Die Erlanger Forschungsgruppe hat das Modul
über 1400 Stunden unter einer künstlichen Sonne bei 65° Celsius betrieben,
ohne dass eine Leistungsminderung oder Korrosion beobachtet wurde. Selbst
nach dieser langen Zeit von knapp 60 Tagen erreichen die untersuchten
Solarzellen im Schnitt noch 99 Prozent ihres Spitzenwirkungsgrades. „Unter
Alltagsbedingungen könnten schon jetzt bis zu 20.000 Betriebsstunden
möglich sein“, schätzt Zhao. „Damit wäre die Doppelschicht-Struktur ein
Schlüssel für die Entwicklung wettbewerbsfähiger planarer Perowskit-
Solarzellen.“

Automatisierte Hochdurchsatz-Forschung

Der Erfolg der Arbeitsgruppe um Christoph Brabec basiert auf einer
einzigartigen Strategie: der sogenannten Hochdurchsatz-Forschung. Die Idee
hinter diesem Konzept ist, den kombinierten Einsatz von Materialien,
Prozessen und Technologien zu automatisieren und mit Methoden der KI und
Big Data zu verbinden. Allein im beschriebenen Projekt wurden 160
Perowskit-Arten untersucht – zusammen mit weiteren Leitungs- und
Kontaktschichten sowie ihren Dotierungen ergeben sich leicht mehrere
tausend Kombinationen. Brabec: „Ein solch riesiges Spektrum kann nur durch
eine parallele Erforschung ganzer Materialklassen bewältigt werden, die
herkömmliche sequenzielle Untersuchung und Optimierung einzelner
Materialien können das nicht leisten. Mit diesem Ansatz gehören wir heute
zu den weltweit führenden Forschungseinrichtungen im Bereich der
Photovoltaik.“

* https://doi.org/10.1038/s41560-021-00953-z

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