Wie die Natur die Technik inspiriert

Warum können Vögel fliegen? Wieso schaffen es Käfer und Spinnen kopfüber zu laufen? Wie putzen sich eigentlich Pflanzen? Tiere und Pflanzen haben sich über Jahrtausende entwickelt und tolle Lösungen erfunden. Forschende nutzen das und lassen sich inspirieren. 

So wie Tiere und Pflanzen perfekt an ihre Umgebung angepasst sind, müssen technische Geräte und Alltagsgegenstände einen bestimmten Zweck erfüllen. Auf der Suche nach praktischen Hilfsmitteln, werden immer wieder Eigenschaften aus der Natur auf technische Erfindungen übertragen. Es ist also biologisches und technisches Wissen notwendig. Daraus setzt sich das Wort für die Wissenschaft zusammen. Man nennt sie Bionik. 

Die Klette ist eine Pflanze, die Früchte hat, die kleine Widerhaken besitzen. Diese Haken bleiben leicht an Kleidung oder am Fell von Tieren hängen, wenn sie vorbeilaufen. So können die Samen weit transportiert werden und an einem neuen Ort wachsen. Diese geniale Idee hat uns zum Klettverschluss gebracht! Damit kannst du Schuhe, Jacken und vieles mehr verschließen und immer wieder aufmachen. Die kleinen Haken sind weich, damit sie nicht kaputtgehen, aber stark genug, damit sie gut halten.

Die Lotusblume hat eine ganz besondere Fähigkeit: Wenn Wasser auf ihre Blätter fällt, bildet sich ein kleiner Tropfen, der einfach abperlt, ohne das Blatt nass zu machen. Und noch cooler: Der Tropfen nimmt sogar Schmutz mit! So bleibt das Blatt immer sauber und trocken – fast wie eine Selbstreinigung.
Das passiert, weil die Oberfläche des Blattes nicht glatt, sondern mit vielen kleinen Noppen bedeckt ist und es zudem eine Wachsschicht gibt. Heute nutzen wir diesen Trick schon für Fensterscheiben, Farben oder Autolack, sodass diese leichter sauber bleiben.
Leider können wir nicht ganz auf das Putzen verzichten, aber es geht viel schneller und leichter!

Sonar oder Echolot wurde, lange bevor der Mensch es kannte, von Delfinen und Fledermäusen benutzt. 

Fledermäuse stoßen Rufe im Ultraschallbereich aus – also in einem Frequenzbereich, der für unser Ohr nicht wahrnehmbar ist. Diese Schallwellen stoßen auf z.B. einen Baum und kehren als Echo zur Fledermaus zurück. So weiß die Fledermaus bei jedem Objekt in ihrer Umgebung wie groß, breit oder lang es ist und wie weit es entfernt ist. Sie kann auch Bewegungen damit “sehen”. Zum Beispiel ihre Beute oder ein Hindernis – eine Fähigkeit, die als Echoortung bezeichnet wird. Auch Wale und Delfine nutzen Echolot zur Orientierung und zur Jagd unter Wasser.

Der Mensch hat sich das längst abgeschaut: So wurden beispielsweise Radargeräte entwickelt, die mit hochfrequenten Radiowellen metallische Gegenstände aufspüren können. Unter Wasser übernehmen Sonare ähnliche Aufgaben: Sie orten und vermessen Objekte durch Schallwellen. Ganz neu ist das Lidar-Verfahren! Damit kann man sogar mit einem Informationen über Wolken oder Staubpartikel in der Luft bekommen. Toll oder?!

Schwimmflossen sehen aus wie die Füße von Enten – und das ist kein Zufall! Denn der Mensch hat sich diese Idee direkt von der Natur abgeschaut. Das nennt man Bionik – wenn man von Tieren oder Pflanzen lernt, um Dinge für den Menschen zu erfinden.

Wasservögel wie Enten oder Gänse haben breite Schwimmhäute zwischen den Zehen. Auch Frösche besitzen solche „Wasserfüße“. Damit können sie besonders gut schwimmen: Die große Fläche ihrer Füße drückt viel Wasser zur Seite. So kommen sie schneller voran und müssen weniger oft mit den Beinen paddeln.

Das fanden die Menschen praktisch – besonders fürs Tauchen und Schwimmen. Deshalb wurden Schwimmflossen erfunden. Sie funktionieren genauso wie Entenfüße: Man kann damit leichter durchs Wasser gleiten und schneller schwimmen – ganz wie das Tier, das im Wasser zu Hause ist. Hast du das schon ausprobiert? Du wirst dich wundern wie flott du bist…

Termiten sind kleine, fleißige Insekten – und echte Baumeister! Sie bauen riesige Hügel, manche werden sogar über sechs Meter hoch. Was besonders spannend ist: Ihre Bauten sind immer gut belüftet, ganz ohne Ventilator oder Klimaanlage.

Das schaffen die Termiten mit einem schlauen Trick: Die vielen Millionen Tiere im Inneren erzeugen viel Wärme und diese steigt nach oben. Damit sie entwichen kann, legen Termiten ein System aus Gängen und Schächten an. Dadurch entsteht ein Sog, der frische Luft von außen durch Öffnungen an den Seiten in den Hügel zieht. So gibt es im Inneren immer frische Luft und eine angenehme, gleichmäßige Temperatur – selbst bei großer Hitze draußen!

Architektinnen und Architekten auf der ganzen Welt haben sich das von den Termiten abgeschaut. Sie bauen inzwischen Häuser, die ähnlich funktionieren – mit guter Dämmung und cleverer Belüftung. So brauchen diese Gebäude viel weniger Energie, weil sie auch ohne Klimaanlage angenehm kühl bleiben.

Das ist ein tolles Beispiel für Bionik – also dafür, wie der Mensch von der Natur lernen kann.

Auch um die Natur zu schützen und viele Umweltprobleme in den Griff zu bekommen, ist Bionik super und kann uns als Vorbild dienen. Denn:

• Die Natur geht äußerst sparsam mit Material um. Als Beispiel hast du oben den Bambus kennengelernt. Er ist stabil, obwohl er in der Mitte hohl ist. Wendet man diese Bauweise auf Hochhäuser, Stützstangen oder auch Windräder-Sockel an, ist viel weniger Baumaterial nötig als bei massiven Bauweisen.
• Die Natur hat ein perfektes Recyclingsystem. Jeglicher Müll ist biologisch abbaubar und wird wiederverwertet. Viele kleine Tiere, Pilze und Einzeller sorgen rund um die Uhr dafür, dass totes Material in seine Einzelteile zerlegt wird und wieder neu zur Verfügung steht. Das ist das beste Vorbild für eine Kreislaufwirtschaft.
• Energie von der Sonne: Pflanzen und Grünalgen sind die Erfinder der Nutzung von Sonnenlicht als Energiequelle! Der Prozess nennt sich Photosynthese und ist ein wirkliches Wunderwerk der Natur. Und auch dafür, wie man Licht optimal einfangen kann, sind Pflanzen Vorbilder. Dadurch wird unsere Solartechnologie immer besser.
• Energiesparen: Im Sommer freuen wir uns alle, wenn Haus und Wohnung nicht zu heiß werden. Meist benutzen wir dazu eine Klimaanlage. Diese verbraucht zum Kühlen allerdings Energie. Einige Tiere, zum Beispiel Termiten, bekommen das sparsamer hin: Sie haben Belüftungssysteme erfunden, die nur durch Luftbewegungen funktionieren! Ganz ohne extra Energieeinsatz.  

Quellen

Bild/Filmnachweise: ©Alexander Mils via Unsplash+/Özi's Comix Studio (Flugzeug/Illustration), visual7 via iStock (Klette), Getty Images via Unsplash+ (Klettverschluß), Özi's Comix Studio (Lotusblatt), Ahmed via Unsplash+(Autolack), Collinswood Images via iStock (Fledermaus im Flug),  Your Photo via iStock (Radar), Kirsten Walla via iStock (Schwimmhäute beim Wasservogel), Kateryna Hliznitsova via Unsplash+( Schwimmflossen), Christian Edelmann via iStock (Termitenhügel), Gerald Mashonga via iStock (Bürogebäude in Haare Simbabwe), WDR (YouTube Video “Erfindungen aus der Bionik”)