Oberhessische Naturwissenschaftliche Zeitschrift : Bericht der Oberhessischen Gesellschaft für Natur- und Heilkunde zu Gießen, Naturwissenschaftliche Abteilung

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Erscheint online ab Band 67 (2017)

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Oberhessische Naturwissenschaftliche Zeitschrift 67 (2017)
(2017)
EditorialOeder, R. & Schwabe, D.: Evidence that no liquid equilibrium process is involved in the comb building of honey bees (Apis Mellifera)Kafitz, W.: Symmetrie, Ebenmaß in Mathematik und Naturwissenschaften Eine Übersicht anhand von BeispielenKurzfassung von Vorträgen, die in der Oberhessischen Gesellschaft für Natur- und Heilkunde Naturwissenschaftliche Abteilung gehalten wurden
Evidence that no liquid equilibrium process is involved in the comb building of honey bees (Apis Mellifera)
(2017) Oeder, Robert; Schwabe, Dietrich
According to Pirk et al. (2004), honeybees first build free standing cylindrical cells which are then transformed to hexagonal cross-section by wax-flow in a kind of self-organization. We show that there is no self-organization of the wax. Bees cannot form juxtaposed wax tubes which are in contact to each other. They would have to produce temperatures close to the melting point in order to accomplish flow of the wax in a time which is meaningfully short for honeycomb construction. The cells would collapse at this temperature. The form of the comb-cells adjacent to the walls of the nest cannot stem from circular tubes. From this it is clear that bees build their honeycomb in a direct and holistic way. They begin and continue building at the edge of the mid-wall. The combination of the following two principles inevitably generates the hexagonal cross-section of the cells: (1) the hexagonal close packing of the cells and (2) a common wall between all adjacent cells. This results in an economic use of space and material. The mid-wall can be considered as assembled of parts of Plateau s minimum plane of the regular tetrahedron and is built with minimum consumption of wax as are the cells.
Symmetrie : Ebenmaß in Mathematik und Naturwissenschaften : eine Übersicht anhand von Beispielen
(2017) Kafitz, Willi
Symmetrie ist in fast allen Naturwissenschaften von Bedeutung. Allerdings ist dabei weniger die ästhetische Dimension relevant, sondern die Symmetrie als Strukturierungs- und Ordnungsmerkmal. Sie hat oft unterschiedliche Ausprägungen: z.B. in der Chemie als Mittel, um Molekülschwingungen zu verstehen. In der Kristallographie dient sie der Klassifizierung von kristallinen Formen. Sehr abstrakt ist der Symmetriebegriff in der Physik oder der Kosmologie: Er geht von klassischen Erhaltungssätzen bis hin zum Verständnis, was in den ersten Momenten nach dem Urknall geschah. Immer ist die Mathematik gefordert. In vielen Fällen benötigt man mit der Gruppentheorie ein wichtiges Teilgebiet der Mathematik. Der vorliegende Beitrag soll anhand einiger weniger Beispiele die Bandbreite der Symmetrieeffekte in einzelnen Naturwissenschaften und der Mathematik auf möglichst leicht verständliche Art und Weise aufzeigen.
Entropie : wachsende Bedeutung in Naturwissenschaft und Informationstheorie : eine Übersicht in Beispielen
(2020) Kafitz, Willi
Entropie ist viel mehr als thermodynamische Strukturierungshilfe, viel mehr als ein Theoriebaustein, um im seinerzeit beginnenden Industriezeitalter durch besseres naturwissenschaftliches Verständnis bessere Dampfmaschinen bauen zu können. Entropie ist grundlegend für unser Weltverständnis, für die innere Ordnung der uns begrenzenden Systeme, wie z.B. Festkörper, Flüssigkeiten, Gase und das über die Naturwissenschaft hinaus. Sie begleitet uns insbesondere in das neue digitale Zeitalter über die verblüffenden Querbeziehungen zur Informationstheorie. In der Abfolge der Zeit von Vergangenheit zu Zukunft hat Entropie eine grundlegende, lenkende, die Entwicklungsrichtung vorschreibende wie auch naturphilosophische Bedeutung.Der vorliegende Beitrag soll anhand von Beispielen die große Bandbreite an Erklärungsmustern für natürliche Abläufe mit Hilfe der Entropie verdeutlichen.
Die Aufwärtsneigung der Wabenzellen erhöht die Tragfähigkeit der Wabe und hat nicht den Zweck, das Auslaufen des Honigs zu verhindern
(2020) Oeder, Robert; Schwabe, Dietrich
Die Zellen der Waben von Apis mellifera sind um etwa 13° nach oben geneigt. Laut Literatur dient diese Neigung dazu, das Auslaufen des Honigs zu verhindern. Wir haben dies überprüft, indem wir leere Waben kopfüber in Bienenstöcke gehängt haben. In diese invertierten Honigwaben haben die Bienen Honig genauso eingetragen wie in normal orientierte Waben. Sie haben die invertierten Waben auch gut angenommen, um Brut aufzuziehen. Wir haben damit gezeigt, dass für die Bienen der Nutzen der Neigung der Zellen nach oben nicht darin besteht, das Auslaufen des Honigs zu verhindern. Honig befindet sich auf den hydrophoben, mikrostrukturierten Zellwänden offenbar in einem Wenzel-Zustand. Die damit verbundene Benetzung der Zellwände erzeugt Adhäsionskräfte, die das Auslaufen verhindern. Wie unsere Analyse der Gewichtskräfte gezeigt hat, besteht der Nutzen für die Bienen aus der Neigung der Zellen darin, dass dadurch etwa 10 % des Gewichts des Zellinhalts auf die Mittelwand gelenkt werden, was die Tragfähigkeit der Wabe erhöht.
Oberhessische Naturwissenschaftliche Zeitschrift 68 (2020)
(2020)
EditorialOeder, R. & Schwabe, D.: Die Aufwärtsneigung der Wabenzellen erhöht die Tragfähigkeit der Wabe und hat nicht den Zweck, das Auslaufen des Honigs zu verhindernKafitz, W.: Entropie. Wachsende Bedeutung in Naturwissenschaft und Informationstheorie. Eine Übersicht in BeispielenNachruf Prof. Dr. Ernst Ludwig SattlerKurzfassung von Vorträgen, die in der Oberhessischen Gesellschaft für Natur- und Heilkunde Naturwissenschaftliche Abteilung gehalten wurden
Zeit - zur Entwicklung des Zeitverständnisses : eine historische Übersicht
(2021) Kafitz, Willi
Das Zeitverständnis hat sich im Laufe der Jahrhunderte radikal geändert. Viele Jahrhunderte war in einer bäuerlichen Gesellschaft nur eine reine Naturbezogenheit auf Tageszeiten und Kalender erforderlich. Systematisches astronomisches Wissen war nur einer Elite vorbehalten. In der beginnenden Neuzeit, beginnend mit Galilei, musste besonders die Physik die Zeit als Parameter einbeziehen. Aber erst mit genaueren Uhren war eine wissenschaftlich orientierte Zeitmessung möglich. Gleichzeitig wurde es aus wirtschaftlichen Gründen nötig, die bis dahin bestehenden Ortszeiten, dann nationalen Zeiten, zu einer Weltzeit zu harmonisieren. Newton und Leibniz entwickelten ein vollkommen unterschiedliches Verständnis. Für Newton war die Zeit absolut, überall gleich fließend und unabhängig von den Dingen. Leibniz dagegen sah Abhängigkeiten. Er betrachtete die Zeit relativ zu den Geschehnissen. Doch diese Sicht setzte sich nicht durch. Erst mit der Relativitätstheorie wurde diese Sichtweise wieder aufgegriffen. Es gibt keine absolute Zeit und man kann deshalb bei zwei räumlich getrennten Ereignissen nicht von Gleichzeitigkeit sprechen. Zeit ist relativ zum Inertialsystem. Die Verbindung von Allgemeiner Relativitätstheorie und Quantentheorie ist noch ein großes ungelöstes Problem. Jedoch sind erste Theorien ausgearbeitet worden, die eine Quantisierung der Gravitation anstreben. Aus der mathematischen Beschreibung einiger Theorien ergibt sich scheinbar auf kleinsten Skalen im Bereich der Plancklänge und Planckzeit eine Körnigkeit von Raum und Zeit. Raumeinheiten und Zeiteinheiten sind möglicherweise nicht mehr beliebig teilbar, sondern quantisiert. Der Zeitbegriff, wie wir ihn kennen, macht in diesen Größenordnungen keinen Sinn mehr.
Zur Biologie und Ökologie von Stenoria analis Schaum, 1859 (Coleoptera: Meloidae) Ergebnisse einer fünfjährigen Untersuchung des Seidenbienen-Ölkäfers im Botanischen Garten Gießen
(2021) Bahmer, Hans; Lückmann, Johannes
Die Familie der Ölkäfer (Coleoptera: Meloidae) ist eine vergleichsweise kleine Käferfamilie, die in Deutschland mit 18 Arten vertreten ist, und sich u.a. durch ihre parasitische Lebensweise auszeichnet. Zu ihr gehört auch der Seidenbienen-Ölkäfer, Stenoria analis Schaum, 1859, der 2013 erstmals in Westdeutschland nachgewiesen wurde und sich in den Nestern der Efeu-Seidenbiene, Colletes hederae Schmidt & Westrich, 1993, entwickelt. Sein Nachweis im Botanischen Garten Gießen gelang 2016, der seines Wirtes drei Jahre zuvor. Zur Untersuchung der Reproduktionsbiologie des Käfers und den Möglichkeiten der Wirtsfindung der Triungulinen wurde der Botanische Garten zwischen 2016 und 2020 täglich aufgesucht.Es zeigte sich, dass sich die männlichen und weiblichen Käfer bzgl. ihres zeitlichen Auftretens nicht unterscheiden. Während dieser Phase legen die Weibchen Gelege von mindestens 117 bis 335 Eiern an z. B. Blättern, verblühten oder noch geschlossenen Blütenständen sowie Gräsern ab, aus denen nach 15 bis 24 Tagen die Triungulinen schlüpfen. Diese bilden nach wenigen Tagen Aggregationen (Cluster), die sich mitunter an einer fadenähnlichen Struktur, die wahrscheinlich aus Ausscheidungen der Larven am Abdomenende gebildet wird, abseilen. Die Bildung solcher Larven-Cluster wird in Verbindung mit dem Wechsel der Triungulinen auf die Wirtsbiene gebracht. Dabei deuten die Beobachtungen auf das Vorhandensein einer optischen und/oder chemischen Mimikry hin, die dazu dient, Bienenmännchen anzulocken und so zu einer vermeintlichen Paarung (Pseudokopulation) zu verleiten, bei der die Triungulinen auf diese überwechseln. Die beiden Möglichkeiten und Limitierungen einer optischen bzw. chemischen Mimikry, die letztlich nur durch entsprechende Wahl- und Attrappenversuche verifiziert werden können, werden diskutiert.Aufgrund der Beobachtungen werden zwei Phasen der Wirtsfindung postuliert: die erste umfasst den Zeitraum zwischen dem Schlupf der Triungulinen und dem Erscheinen der Bienenweibchen. In dieser Phase scheinen die Larven-Cluster für die Bienenmännchen sehr attraktiv zu sein, so dass es im Zuge von Pseudokopulationen zum Übertritt der Triungulinen auf die Bienen kommt. Die zweite Phase beginnt mit Erscheinen der Weibchen und dauert bis zum Beginn ihrer Nistaktivitäten. In dieser Phase kommt es zu richtigen Paarungen und dabei zum Überwechseln der Triungulinen auf die Bienenweibchen, wodurch die Larven in die Lage versetzt werden, in die Nester ihres Wirtes zu gelangen.Neben der Darstellung verschiedener Aspekte der Wirtsfindung werden Beobachtungen zur Prädation von adulten Käfern und Gelegen sowie zum Auftauchen von Fliegen an Gelegen wiedergegeben. Die Arbeit schließt mit der Beschreibung vollständig dunkel gefärbter, melanistischer Exemplare von St. analis.
Oberhessische Naturwissenschaftliche Zeitschrift 69 (2021)
(2021)
Editorial Bahmer, H. & Lückmann, J.: Zur Biologie und Ökologie von Stenoria analis Schaum, 1859 (Coleoptera: Meloidae) Ergebnisse einer fünfjährigen Untersuchung des Seidenbienen-Ölkäfers im Botanischen Garten Gießen Kafitz, W.: Zeit - Zur Entwicklung des Zeitverständnisses. Eine historische Übersicht
Unendlich - Versuch das Unbegreifliche zu begreifen : eine mathematisch-historische Reise
(2022) Kafitz, Willi
Der Begriff „unendlich“ beschreibt einen Tatbestand, der alleine als Idee existieren kann. Dies gilt für die Mathematik, aber auch für die Theologie oder Philosophie, wo Gott mit dem Unendlichen gleichgesetzt wird. In der Natur gibt es keine unendlichen Mengen. Die Mathematikgeschichte kennt sowohl „unendlich groß“ als auch „unendlich klein“ (infinitesimal). Schon die griechischen Mathematiker kannten das potentiell und das aktual Unendliche. Aber man beschränkte sich auf potentiell unendliche Probleme. Aktuale Unendlichkeit einer Menge mit unendlich vielen Elementen wurde vermieden. Nur ein Genie wie Archimedes hat die erkenntnistheoretischen Probleme erkannt und wusste damit umzugehen. Er entwickelte Techniken, die erst in der Integralrechnung 1800 Jahre später von Newton und Leibniz wieder aufgegriffen wurden. Im Mittelalter gingen sehr viele schriftliche Dokumente und Erkenntnisse aus der Blütezeit der griechischen Kultur verloren. Mit Leibniz und Newton wurde nach und nach „unendlich“ ein fester Bestandteil der Mathematik, vor allem zunächst bei der Integral- und Differentialrechnung. Ohne diese wären die epochalen Erkenntnisse eines Isaak Newton nicht entstanden. Namhafte Mathematiker entwickelten den Umgang mit Unendlichkeiten weiter. Cantor wagte sich schließlich auch an aktual unendliche Mengen und erkannte, dass es auch bei „Unendlich“ verschiedene Abstufungen gibt. Nicht zuletzt auf Basis seiner Ergebnisse entstand Systematik, Axiomatik und Logik der Mengenlehre, die heute das Fundament der Mathematik darstellt.
Faszination Formeln : berühmte Beziehungen aus Mathematik und Naturwissenschaften : Bedeutung und Hintergründe
(2022) Kafitz, Willi
Eine ganze Reihe von Gleichungen, Formeln, Symbolen und Beziehungen repräsentieren Sternstunden der Mathematik und der Naturwissenschaften. Auf Laien und auf Fachleute üben sie oft eine große Faszination aus. Der vorliegende Beitrag greift wichtige und allseits anerkannte Beispiele in kurzem Abriss auf und versucht ihre Bedeutung, Geschichte und mit ihnen verbundene Namen zu charakterisieren. Andere Beispiele sind eher weniger bekannt und ihre Bedeutung wird unterschätzt. Auch davon werden einige Repräsentanten genannt und versucht, ihre weniger offensichtliche Stellung in der Wissenschaftsgeschichte etwas aufzuwerten.
Oberhessische Naturwissenschaftliche Zeitschrift 70 (2022)
(2022)
Editorial Kafitz, W.: Unendlich : Versuch das Unbegreifliche zu begreifen. Eine mathematisch-historische Reise. Kafitz, W.: Faszination Formeln : berühmte Beziehungen aus Mathematik und Naturwissenschaften. Bedeutung und Hintergründe
Oberhessische Naturwissenschaftliche Zeitschrift 71 (2023)
(2023)
Editorial Kafitz, W.: Zahlen - Geschichte, Bedeutung und Verallgemeinerung des Zahlbegriffes Kafitz, W.: Null - Geschichte, Bedeutung und Verallgemeinerungen Kafitz, W.: Hyperkomplexe Zahlen in Mathematik und Physik Buchbesprechung Nachrufe Prof. Dr. Erhard Schulte

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