Freude am Garten 1/2014

Wissen
Bucht ipp für Kinder:
Sigrid Belzer und Peter Nishitani
Die genialsten Erfindungen der
Natur: Bionik für Kinder
Salzstreuer, Klettverschluss
und seltsam geformte Autos
– Gegenstände, die jedes
Kind kennt. Doch kaum jemand
weiss, dass sich hinter
der Entwicklung solcher Alltagsgegenstände
eine ganze
Wissenschaft verbirgt. Die
Natur hat über Milliarden Jah-
re Strategien und Konzepte
entwickelt, um Lebewesen an
ihren Lebensraum anzupassen.
351 Seiten, Fischer Taschenbuch, 2011
ISBN 978-3-596-85389-2, ab CHF 27.50
Igelstacheln als Dämpfer
Dass der heimische Igel und ebenso das
Stachelschwein mit ihren Stachelkleidern
als Vorbild für optimierte Dämpfungen
und zur Herstellung technischer Stossdämpfer
herangezogen wurden, ist oft wenig
bekannt. Bei Gefahr rollt sich der Igel
ein. Wird dann vom Feind versucht, die
Kugel zu öffnen, und fällt der Igel dabei
beispielsweise einen Hang hinunter, federn
ihn die Stacheln wunderbar ab, und
dem Igel passiert nichts. Von diesen Beobachtungen
inspiriert, bauten Forscher
und Physiker ein Dämpfermodel nach,
welches aus Stäben, die als lasttragende
Biegefedern (Stachel des Igels) fungieren,
und einer Elastomerscheibe (Haut des
Igels) besteht, in die die Stäbe eingebettet
sind. Durch die Einbettung sind die Stäbe
zudem gegen Ausbeulen geschützt.
Bambus und Saugnäpfe von Käfern
Bambus wird in seiner Heimat als natürliches
Baumaterial verwendet. Die stabilen
Bambushalme haben eine optimierte
Struktur, und ihr technischer Aufbau wurde
bei Faserverbundmaterial angewandt.
Ähnliche Vorbilder für optimierte Strukturen
sind die Wabenstrukturen mancher
Algen oder die Leichtkonstruktion
von Bananenblättern, die Natur
hat recht viele Beispiele zu bieten
(s. Tabelle rechts oben). Nicht nur
im Pflanzenreich finden wir diese
Vorbilder, ebenso bei Tieren. So über-
nahmen Forscher die Lüftungssysteme
eines Termitenbaus für Lüftungssysteme
in Häusern. Die Saugnäpfe mancher Käfer
und Kraken dienten als Vorlage für Saugnäpfe
an Greifern zum Transport von Glasscheiben
oder Bodenplatten. Viele Vögel
sind in einer Leichtbauweise gebaut, um
damit kostbare Energie zu sparen, denn
jedes Gramm, das bewegt werden muss,
kostet wertvolle Energie. Daher finden wir
ähnliche Bauweisen in der Luft- und
Raumfahrt und im Fahrzeugbau wieder –
es sind Konstruktionen, die gleichzeig
leicht und stabil sind, wie das Beispiel der
Knochen zeigt.
Faszinierende
Spinnenseide
Im Herbst und mit dem Altweibersommer
konnten
wir uns wieder davon überzeugen,
wie stark die Fäden
der Spinnen sind, wenn wir
uns darin verfingen. Die Hälfte
der 40.000 bekannten Spinnenarten
auf der Welt bauen Seidennetze,
mit denen sie ihre Beute fangen.
Das Radnetz der Gartenkreuzspinne hat sicher schon jeder
gesehen. Wie kunstvoll es durch stabile Seidenfäden für Rahmen
und Speichen geflochten ist und wie elastisch die Fangspiralen
sind, wenn sich ein Insekt darin verfängt. Spinnennetze bestehen
aus unterschiedlichen Seidenarten und sind reissfester als Stahl
und sogar flexibler als Gummi – ein faszinierendes Material dank
langkettiger Eiweissmoleküle mit kristallinen Bereichen, welche
die Zugbelastung aufnehmen. Dabei ist der natürliche Herstellungsprozess
der Spinnenseide für die Forscher interessant, der
nachgeahmt wurde, um ebenso faszinierende Materialien entstehen
zu lassen wie die Spinnenseide. Heute werden mittels Spinnenseiden-Technologie
Hydrogele, Schäume, Filme oder Mikrokapseln
hergestellt, die in der Medizin zum Transport von Medikamenten
im Körper oder auch in der Industrie eingesetzt werden.
Vorteile für die Umwelt
Die durch Bionik entstandenen optimierten Produkte, Prozesse
und Lösungen tragen zur Ressourcenschonung (Energieeffizienz),
zum Emissionsschutz (z. B. weniger Feinstaube, weniger
CO 2 ), zur Umweltentlastung, da weniger Schadstoffe eingesetzt
werden, oder zum Umweltschutz bei. Immer häufiger arbeiten
Ingenieure mit Biologen Hand in Hand, um von den Konstruktionen
der Natur zu lernen. Die Natur hat durch ihre biologische
Evolution und durch «Versuch und Irrtum» viel gelernt. Denn
Pflanzen und Tiere mussten sich an ihren Lebensraum immer
wieder anpassen – wir nutzen dieses Wissen nun für unsere technischen
Probleme. Daher: Schützen Sie die Natur, denn wir brauchen
sie auch weiterhin in der Zukunft, um selbst zu überleben!
Dr. Uwe J. Messer
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