Die Haihaut unterscheidet sich deutlich von der anderer Fische und spielt eine entscheidende Rolle im Leben dieser faszinierenden Meeresbewohner.
Verschiedene Schuppenarten bei Fischen.
Die Beschuppung der Haie
Wer an Haie denkt, hat meist ein präzises Bild im Kopf: kraftvolle Körper, blitzschnelle Bewegungen, ein drohendes Gebiss. Doch ein Detail gerät oft in Vergessenheit - ihre Haut.
Haie gehören zur Klasse der Knorpelfische - ebenso wie Rochen und Chimären. Im Gegensatz zu Knochenfischen wie dem Hering, Lachs oder Karpfen besitzen Knorpelfische eine Haut, die nicht mit klassischen Fischschuppen bedeckt ist.
Die Haut von Haien und Rochen ist mit kleinen, harten Strukturen besetzt, die die Haut so rau machen, dass schon frühe Menschen sie als Schleifpapier verwendeten.
Die ganze Epidermis der Haie (also die äußerste Hautschicht), bildet ein Mosaik von Schuppen.
Fast alle Fische haben Schuppen. Schuppen bestehen aus einer knöchernen, mit knorpeligen Fasern verstärkten, biegsamen Grundschicht und einer darüber liegenden durchsichtigen Deckschicht.
Die Beschuppung wird im jugendlichen Alter der Fische angelegt. Die Schuppen wachsen im jahreszeitlichen Wechsel mit dem Fisch mit - im Sommer schneller als im Winter - und bleiben in Anordnung und Anzahl lebenslang erhalten.
Was sind Placoidschuppen?
Anstelle von normalen Schuppen besitzen Haie sogenannte Placoidschuppen, auch Dentikel genannt.
Warum haben Haie Zähne als Haut?
Stattdessen besteht ihre äußere Hautschicht aus sogenannten Placoidschuppen.Placoidschuppen sind winzige, zahnähnliche Strukturen, die sich tief in der Haut verankern.
Sie bestehen aus Dentin - dem gleichen harten Material, das auch unsere Zähne ausmacht - und besitzen eine dünne Schicht aus Schmelz.
Die Placoidschuppen bestehen aus einer Basalplatte und einem zum Schwanz orientierten Dorn (auch Stachel genannt).
Die Basalplatte ist über Bindegewebsfasern mit der Unterhaut verbunden. Sie besteht - ähnlich dem Dentin der Zähne - aus einer knochenartigen Substanz.
Der Dorn besteht aus Dentin.
In ihrer Form ähneln sie kleinen Pfeilen oder Dornen, mit der Spitze nach hinten gerichtet.
Die Schuppen der Haie sehen nicht nur aus wie Zähne, sie sind sogar welche. An ihrer Oberfläche, der Krone, sind sie mit einer dem Zahnschmelz ähnlichen Substanz überzogen.
An den Kieferrändern sind sie zu Zähnen umgebildet, die den Zähnen der übrigen Wirbeltiere homolog sind.
Aufbau einer Placoidschuppe
Eine Placoidschuppe besteht aus einer Basalplatte aus zellfreiem Knochenmaterial, welche durch Knochenfasern, den Sharpeyschen Fasern, in der Lederhaut verankert ist.
Die Basalplatte geht in die eigentliche, zahnförmige Schuppe über.
Diese besteht im Halsbereich vollständig aus Dentin und ist an seiner Oberfläche, der Krone, mit einer dem Zahnschmelz ähnlichen Substanz, dem Fischschmelz, überzogen.
Im Innern des Zähnchens befindet sich eine Pulpahöhle mit Bindegewebe und Blutgefäßen.
Ein Walhai im Indischen Ozean.
Funktionen der Placoidschuppen
Die Placoidschuppen können eine Vielzahl von Funktionen haben, z. B. Schutz vor Verletzungen (wie bei manchen benthischen, d. h. bodenlebenden, Arten) oder Schutz bestimmter Sinnesorgane.
Die Funktion der Placoidschuppen beschränkt sich keinesfalls nur auf eine allgemeine Abgrenzung gegenüber der Außenwelt.
Die Funktion der Schuppen ist bei allen Fischen dieselbe.
- Die kleinen Knochenplatten sitzen auf der Haut, schützen vor Bissen anderer Fische.
- Verhindern, dass sich Parasiten festsetzen können.
- Bilden eine wirksame Barriere gegen Krankheitserreger.
Hydrodynamik
Die wichtigste Funktion der Haifischhaut liegt in ihrer Fähigkeit, Wasserströmungen zu beeinflussen. Die winzigen Hautzähne reduzieren den Strömungswiderstand und verhindern gleichzeitig die Bildung von Turbulenzen.
Die Spitzen der Zähne weisen bei den meisten Arten der Knorpelfisch nach hinten, also zum caudalen Ende hin. Dadurch bilden sie keinen Strömungswiderstand, wenn das Tier sich im Wasser fortbewegt.
Das Ergebnis: Haie gleiten effizienter durchs Wasser, verbrauchen weniger Energie beim Schwimmen und bleiben dabei auch noch leiser - ein großer Vorteil bei der Jagd.
Zu der perfekten hydrodynamischen Körperform kommt noch die spezielle Haihaut. Diese ist mit mikroskopisch kleinen Hautschuppen (Placoidschuppen) versehen, die ähnlich wie Zähne aufgebaut sind.
Dies minimiert durch den entstehenden Wasserfilm den Reibungswiderstand beim Schwimmen.
Schutz
Außerdem schützen die harten Schuppen die Haie vor äußeren Verletzungen - sei es durch Beute, Rivalen oder den rauen Kontakt mit Korallen und Felsen.
Die besondere Struktur des Schuppenzähnchen-Kleids bietet nicht nur Schutz, sondern verringert auch den Strömungswiderstand.
Selbstreinigung
Interessanterweise sorgt die spezielle Struktur der Haifischhaut auch dafür, dass sich Schmutz und Mikroorganismen nur schwer ansiedeln können.
Form und Aussehen der Placoidschuppen
Das genaue Aussehen der Placoidschuppen hängt außerdem von der Lebensweise des jeweiligen Hais ab.
Die Größe der Krone liegt artspezifisch zwischen 0,12 und 1,32 Millimetern, im Schnitt bei etwa 0,4 Millimetern.
Die Form der Schuppen ist bei den Haien sehr vielgestaltig und abhängig von der betrachteten Art. Die Schuppen können sowohl pflasterartig stumpf, dachziegelartig oder spitz zulaufend sein.
Die Ausgestaltung ist dabei vor allem abhängig von den ökologischen Ansprüchen der Arten.
- So haben beispielsweise benthische (d. h. bodenlebende) Arten eher harte und widerstandsfähige Dentikel.
- Wohingegen die Dentikel beim Engelshai (Squatina squatina) rund und glatt sind, da er im Sand wartet und auf seine Beute lauert. Hätte er keine glatten Schuppen, könnte es sein, dass er beim Angriff im Sand „hängenbleibt“.
- So wirken die Placoidschuppen in der Umgebung der Augen bei manchen Arten wie eine Art Barriere, die das Wasser von diesen empfindlichen Organen fernhält und somit den auf ihnen stehenden Wasserdruck etwas reduziert.
Verlust und Regeneration
Haie können bis zu 20.000 Placoidschuppen im Jahr verlieren, d. h. es müssen sich immer neue Schuppen nachbilden. Da der Hai im Laufe der Jahre wächst, wachsen die Schuppen also mit.
Sie wachsen nicht nach, wenn sie verloren gehen - mit einer Ausnahme: Wenn Haie verletzt werden oder kleine Schuppenpartien beschädigt sind, kann die Haut langsam regenerieren, neue Schuppen bilden sich dann punktuell neu.
Ein großflächiger Schuppenverlust wäre für einen Hai jedoch problematisch, da seine gesamte Schwimm- und Schutzfunktion dadurch beeinträchtigt würde.
Korrosion an Haihaut durch steigende Kohlendioxidkonzentrationen.
Bionische Anwendungen
Die spezielle Struktur der Haifischhaut hat längst auch Ingenieure und Designer inspiriert. In verschiedenen Bereichen wurde das Prinzip nachgebaut - mit erstaunlichen Effekten:
- Schwimmanzüge: Einige professionelle Schwimmanzüge ahmen die Mikrostruktur der Haifischhaut nach, um die Reibung zu verringern. Auch wenn sie mittlerweile im Wettkampf verboten sind, zeigt es den Einfluss des Hai-Designs.
- Flugzeug- und Schiffsoberflächen: In Luft- und Raumfahrt wird mit Beschichtungen experimentiert, die Turbulenzen verringern - direkt inspiriert von der Hautstruktur der Haie.
- Hygiene und Medizin: Weil sich auf Haifischhaut kaum Keime ansiedeln können, werden ähnliche Oberflächen für OP-Tische, Katheter oder Wandfarben in Krankenhäusern entwickelt.
Die Beispiele zeigen eindrücklich: Bionische Prinzipien eröffnen neue Wege für die Kunststoffentwicklung. Materialien und Verfahren werden nicht nur effizienter und leistungsfähiger, sondern tragen auch dazu bei, Ressourcen zu schonen und Produktionsprozesse nachhaltiger zu gestalten.
Einfluss der Ozeanversauerung
Die sinkenden pH-Werte im Zuge der steigenden Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre könnten spezielle Schuppenstrukturen auf der Haut der Raubfische schädigen, geht aus einer Studie hervor.
Es zeigte sich: Bei den Tieren der Kontrollgruppe wiesen nur unter zehn Prozent der Dentikel Schäden auf. Im Fall der Tiere aus dem vergleichsweise sauren Wasser waren hingegen 25 Prozent der Zähnchenstrukturen stark korrodiert.
Diese erhöhte Belastung könnte groß genug sein, eine Beeinträchtigung der Schwimmgeschwindigkeit der Haie zu verursachen, sagen die Wissenschaftler.
Zusammenfassung
Die Haut der Haie ist ein Paradebeispiel für natürliche Effizienz und Evolution. Ihre Schuppen - die sogenannten Placoidschuppen - sind keine simplen Schutzhüllen, sondern echte Allround-Talente:
Sie machen Haie schneller, leiser, widerstandsfähiger und sogar hygienischer.
Ob als Vorbild für Technik, als Schutz gegen Parasiten oder als entscheidender Faktor für die Jagd im Wasser - Haifischhaut verdient mehr Beachtung.
| Merkmal | Placoidschuppen | Elasmoidschuppen |
|---|---|---|
| Vorkommen | Knorpelfische (Haie, Rochen) | Knochenfische |
| Material | Dentin, Schmelz | Knochen, Knorpel |
| Funktion | Hydrodynamik, Schutz, Selbstreinigung | Schutz |
| Form | Zahnähnlich, dornartig | Rund, kammartig |