bionik und ecodesign untersuchung biogener materialien ... - Biokon
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Manfred Drack<br />
Dissertation: Bionik & Ecodesign<br />
8.1 Mineralische Materialien<br />
Biomineralisation ist weit verbreitet <strong>und</strong> findet sowohl bei Prokaryonten als auch<br />
Eukaryonten statt. Über 60 verschiedene Biomineralien sind derzeit bekannt, die unter den<br />
verschiedensten Bedingungen − sowohl in Zellen als auch außerhalb − gebildet werden. Die<br />
Massenbewegungen durch Biomineralisation sind so groß, dass sie die Biosphäre merklich<br />
beeinflussen. (Lowenstam / Weiner 1989, S.227)<br />
Erste fossil erhaltene Skelettteile datieren aus einer Zeit vor 570 Mio.a, nicht skelettale<br />
Makrofossilf<strong>und</strong>e sind bereits vor 670 Mio.a aufgetreten. Mit dem Auftreten von skelettalen<br />
Hartteilen ist auch die Grenze zwischen dem Präkambrium <strong>und</strong> dem Phanerozoikum<br />
definiert. Dennoch gibt es Hinweise auf wesentlich ältere, biogen induzierte Mineralisationen.<br />
So wird angenommen, dass Sulfide bereits vor 2,7 Mrd.a durch den Einfluss von<br />
Mikroorganismen gebildet wurden. Die ältesten fossilen F<strong>und</strong>e, die in direktem<br />
Zusammenhang mit biologischer Aktivität stehen, sind 1,6 Mrd.a alt. Dabei wurde, ähnlich<br />
wie auch bei heute noch lebenden Bakterien, Mangan in Mineralien eingebaut. Es wird<br />
jedoch auch diskutiert, ob gewisse Eisenablagerungen, die bis zu 3,8 Mrd.a alt sind, biogenen<br />
Ursprungs sind. Der Nachweis des biologischen Einflusses ist allerdings schwierig, da<br />
teilweise kaum ein Unterschied zu anorganisch produzierten Mineralien besteht.<br />
(Lowenstam / Weiner 1989, S.228ff)<br />
An der Grenze vom Präkambrium zum Kambrium wurde die biologisch kontrollierte<br />
Mineralisation zu einem der signifikantesten Ereignisse in der Stammesgeschichte.<br />
Organismen aus den verschiedensten Stämmen der Reiche Monera (Organismen ohne<br />
Zellkern), Protista (Einzeller), Animalia (Tierreich) <strong>und</strong> wahrscheinlich auch anderer<br />
begannen größere Mengen an Biomineralien zu produzieren. Die ersten von Organismen so<br />
produzierten Hartteile beinhalteten bereits Karbonate, Phosphate <strong>und</strong> Silikate. Diese<br />
Verbindungen sind auch unter den heute lebenden Organismen die am häufigsten<br />
vorkommenden. (Lowenstam / Weiner 1989, S.232)<br />
Karbonate<br />
Von den sieben verschiedenen biogenen Karbonaten werden nur Kalzit <strong>und</strong> Aragonit, also<br />
zwei Arten von Kalziumkarbonat, in großen Mengen gebildet. Kalzit ist von beiden<br />
thermodynamisch gesehen das stabilere Mineral. Das erklärt auch, warum Aragonit mit<br />
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