Abgucken erwünscht!

Die Bionik nutzt die Natur als Vorbild

Ist Dir schon mal aufgefallen, dass Schwimmflossen Ähnlichkeit mit den Füßen von Enten haben? Das ist kein Zufall, sondern ein einfaches Beispiel dafür, wie "Erfindungen" der Natur dem Menschen als Vorbilder für technische Entwicklungen dienen: Mit den Flossen schnallen sich Menschen sozusagen Schwimmhäute zwischen die Zehen. Bionik heißt die Wissenschaft, die Biologie und Technik verbindet.

 

EntenfüßeEntenfüße dienten als Vorbild für Schwimmflossen. © pixelio.de/Ernst RoseIn der Schule gilt bei Klassenarbeiten: Spicken ist verboten. Anders ist dies in der Bionik: In dieser Wissenschaft ist Abgucken sogar erwünscht - und zwar das Abgucken von der Natur! Bionik-Forscher nehmen sich die Natur zum Vorbild, um technische Probleme zu lösen. Dazu beobachten sie zum Beispiel Tiere oder untersuchen Pflanzen. Die Idee, von der Natur zu lernen, ist nicht neu. Viele Erfindungen beruhen auf Naturbeobachtungen - zum Beispiel diente die Pusteblume als Vorbild für den Fallschirm. Heute gibt es eine ganze Wissenschaft, die sich damit beschäftigt, Lösungen aus der Natur auf Technik zu übertragen. Sie heißt "Bionik". Dieses Wort setzt sich zusammen aus den Wörtern "Biologie" und "Technik".

 

Die Samen der Pusteblume (Löwenzahn) in der Luft.Die Samen der Pusteblume (Löwenzahn) fliegen wie kleine Fallschirme durch die Luft. © pixelio.de/Maria Lanznaster

Sehr anhänglich

Vielleicht kannst Du Dich noch daran erinnern, wie Du gelernt hast, Schnürsenkel zu binden? Eine Alternative dazu sind Klettverschlüsse - das geht viel einfacher, nicht wahr? Erfunden hat sie der Schweizer Georges de Mestral vor über 50 Jahren. Auch er wurde von der Natur inspiriert. Kannst Du Dir denken von welcher Pflanze? Wie der Name verrät, von der Klette! Das ist eine Pflanzenart, deren kugelförmigen Früchte mit vielen kleinen biegsamen Haken besetzt sind. Streift ein Tier oder ein Mensch die Klette, so bleiben die Früchte mit Hilfe der Haken am Fell oder an der Kleidung haften. So werden sie mitgetragen, bevor sie abfallen. Auf diese Weise verbreitet sich die Pflanze. Der Erfinder des Klettverschlusses schaute sich die Früchte unter dem Mikroskop genau an und baute nach diesem Vorbild den Klettverschluss: auf der einen Seite viele kleine Haken, auf der andere Seite Schlingen.


FilzkletteKletten tragen Früchte mit Borsten. Die Borsten haben kleine Häkchen. Sie gaben die Idee zum Klettverschluss. © pixelio.de/Udo Sodeikat

Clevere Lösungen

Du fragst Dich vielleicht, warum die Natur solche ausgefeilten Strategien hat? Die Antwort lautet: Evolution. Das bedeutet, dass Pflanzen und Tiere sich im Verlauf von Jahrmillionen an ihre unterschiedlichen Lebensräume und Bedingungen auf der Erde anpassen. Je besser das gelingt, desto größer ist auch die Überlebenschance. Die Merkmale oder Strategien, die sich bei einzelnen Lebewesen einer Art positiv auswirken, vererben sich also sozusagen im Laufe vieler Generationen. Die Natur hatte also Millionen von Jahren Zeit, Lösungen für verschiedenste Probleme auszuprobieren und zu verfeinern.

 

Pinguin im WasserPinguine machen im Wasser eine gute Figur. Ihre Körperform dient als Vorbild für Flugzeuge und U-Boote. © pixelio.de/Georg Meier

Optimal geformt

Während Pinguine sich an Land etwas tolpatschig fortbewegen, machen sie unter Wasser eine besonders gute Figur. Das tauchende Tier dient als Anregung für Formen von Flugzeugen oder U-Booten. Im Gegensatz zu Fischen bewegen Pinguine beim Schwimmen nicht ihren Körper, sondern ihre Flügel. Sie können hohe Geschwindigkeiten unter Wasser erzielen und verbrauchen dabei trotzdem wenig Energie. Der Grund dafür ist ihr stromlinienförmiger Körper. Das bedeutet, dass der Körper so geformt ist, dass er den geringsten Strömungswiderstand erzeugt. Den Einfluss von Strömungswiderstand hast Du bestimmt selbst schon einmal erlebt: Du bist schneller, wenn Du ausgestreckt durchs Wasser gleitest, als wenn Du auf zwei Beinen durchs Wasser läufst. Bionik-Forscher der Technischen Universität Berlin fanden heraus, dass ein Flugzeug deutlich weniger Energie verbraucht, wenn der Rumpf wie ein Pinguin geformt ist. So wird beim Fliegen weniger Kraftstoff verbraucht und die Umwelt geschont.

 

Übrigens

Die Bionik ist eine sogenannte interdisziplinäre Wissenschaft. Das heißt, Experten aus verschiedenen Fachbereichen - man spricht auch von Disziplinen - arbeiten zusammen. In der Bionik sind zum Beispiel Biologen, Physiker, Techniker, Ingenieure und Materialwissenschaftler beteiligt.

Käfer als Feuermelder?

Immer wieder machen Bioniker neue Entdeckungen im Tier- oder Pflanzenreich, die sie für den Menschen nutzen wollen. Wissenschaftler der Universität Bonn untersuchen zum Beispiel den Kiefernprachtkäfer. Seine Larven ernähren sich von frisch verbranntem Holz. Um Nahrung zu finden, kann der Käfer mit Hilfe spezieller Infrarotsensoren Feuer über Kilometer hinweg wahrnehmen. Die Forscher wollen herausfinden, wie dieses Meldesystem genau funktioniert, um daraus eine Technik für den Brandschutz zu entwickeln. Schlau, oder? Die Natur ist also ein nützlicher Spickzettel für die Menschen.