Bionik, Biomimetik - Naturwissenschaftliche Rundschau

Übersicht
Auf Bundesebene ist dies das vom Bundesministerium für Bildung und
Forschung (BMBF) finanzierte „Bionik-Kompetenznetz: BIOKON“
(www.bionik.tu-berlin.de/kompetenznetz), auf Landesebene das durch
das Ministerium für Wissenschaft und Kunst des Landes Baden-
Württemberg geförderte Biomimetik-Kompetenznetz „Pflanzen als
Ideengeber für die Entwicklung biomimetischer Materialien und
Technologien“ (www.biologie.uni-freiburg.de/biomimetik). Außerdem
wurde von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) der hoch
dotierte „Deutsche Umweltpreis“ bereits zwei Mal für Forschungen aus
dem Bereich Bionik/Biomimetik vergeben (1999 an Prof. Dr. Wilhelm
Barthlott und 2003 an Prof. Dr. Claus Mattheck). Die DBU fördert außerdem
von 2004 an bionische Forschungen im Rahmen eines von den
Autoren dieses Artikels koordinierten Stipendienprogramms mit bis zu
10 Promotions-Stipendien.
Der enorme Wissenszuwachs bezüglich des Aufbaus und
der Funktionsweise biologischer Strukturen und ganzer Organismen
sowie die technologischen Fortschritte, die in jüngster
Zeit sogar eine Bearbeitung von Werkstücken im atomaren Bereich
möglich machen (Nanotechnik), lassen erwarten, dass
die Bionik hervorragende Zukunftschancen hat, komplexe
biologische Konstrukte mittels hoch entwickelter Steuer- und
Produktionsmethoden in technische Anwendungen umzusetzen.
Aktualisierte und erweiterte Fassung von T. Speck: Bionik. Lexikon der
Biologie, Band 2. Spektrum Akademischer Verlag. Heidelberg 1999.
Literatur:
[1] W. Nachtigall: Vorbild Natur. Bionik-Design für funktionelles
Gestalten. Springer. Heidelberg 1997. – [2] W. Nachtigall: Bionik. 2. Aufl.
Springer. Heidelberg 2002. – [3] S. Vogel: Von Grashalmen und
Hochhäusern – mechanische Schöpfungen in Natur und Technik. Wiley-
VCH. Weinheim 2000. – [4] H. Grothe: Leonardo da Vinci – Erfinder und
Konstrukteur. Reprint der Originalausgabe, Reprint-Verlag. Berlin 1874.
– [5] M. Schneider (Hrsg.): Leonardo da Vinci – Der Vögel Flug/Sul volo
degli ucceli. Schirmer/Mosel 2000. – [6] F. Greguss: Patente der Natur:
Technische Systeme in der Tierwelt – Biologische Systeme als Modelle
für die Technik. Quelle & Meyer. Heidelberg 1988. – [7] W. Nachtigall,
K. G. Blüchel: Das große Buch der Bionik – Neue Technologien nach dem
Vorbild der Natur. Deutsche Verlags-Anstalt. Stuttgart 2001. – [8] G.
Galilei: Unterredungen und mathematische Demonstrationen über zwei
neue Wissenschaftszweige. Ostwald’s Klassiker der exakten Wissenschaft
11. Leipzig 1637/1890. – [9] F. R. Paturi: Geniale Ingenieure der Natur –
Wodurch uns Pflanzen technisch überlegen sind. Bastei-Lübbe. Düsseldorf
1974. – [10] R. H. Francé: Die technischen Leistungen der Pflanzen.
Veit & Co. Leipzig 1919. – [11] R. H. Francé: Die Pflanze als Erfinder.
Kosmos – Franck’sche Verlagshandlung. Stuttgart 1920. – [12] A. Gießler:
Biotechnik. Quelle & Meyer. Heidelberg 1939. – [13] D. Willis: Der
Delphin im Schiffsbug – Wie Natur die Technik inspiriert. Birkhäuser.
Basel 1997. – [14] D’Arcy Thompson: On growth and form. London 1917
Gekürzt, J. T. Bonner (Hrsg.): Über Wachstum und Form. Suhrkamp-
Verlag. Frankfurt 1992. – [15] W. Nachtigall (Hrsg.) bzw. W. Nachtigall, A.
Wisser (Hrsg.): Technische Biologie und Bionik 1–5 – BIONA-report
8–12, 14, 15. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, und Akademie der
Wissenschaften und der Literatur, Mainz. 1992–2001. – [16] T. Speck,
O. Speck, H.-Ch. Spatz: Pflanzen als „Ideengeber“ für die Technik. In: A.
Wisser, W. Nachtigall (Hrsg.): Technische Biologie und Bionik 5, BIONAreport
15, 187. Akademie der Wissenschaften und der Literatur. Mainz
2001. – [17] C. Mattheck: Trees – the mechanical design. Springer.
Heidelberg 1991. – [18] C. Mattheck: Design in der Natur – Der Baum als
Lehrmeister. 3. Aufl. Rombach. Freiburg 1997. – [19] C. Metzger,
Münchner forstl. Hefte 3, 35 (1893). – [20] C. Mattheck, Materialwissenschaft
und Werkstoffkunde 21, 143 (1990). – [21] C. Mattheck: Der Baum
hat es schon immer gewusst – Design in der Natur und nach der Natur.
In: A. von Gleich (Hrsg.): BIONIK – Ökologische Technik nach dem Vorbild
der Natur. 2. Aufl. B. G. Teubner. Stuttgart 2001. – [22] H. Hertel:
Struktur – Form – Bewegung. Krausekopf. Mainz 1963. – [23] B. Culik,
R. P. Wilson, R. Bannasch, J. Exp. Biol. 197, 65 (1994). – [24] R. Bannasch:
Widerstandsverminderung bei Meerestieren – was und wie Ingenieure
von der Natur lernen können. In: A. von Gleich (Hrsg.): BIONIK – Ökologische
Technik nach dem Vorbild der Natur. 2. Aufl. B. G. Teubner.
Stuttgart 2001. – [25] W.-E. Reif: Palaeontologische Kursbücher Band 1,
Funktionsmorphologie. Paläontologische Gesellschaft. München 1981. –
[26] W.-E. Reif, A. Dinkelacker, Neues Jahrbuch Geol. Palaeont., Abh.
164, 184 (1982). – [27] D. W. Bechert: Verminderung des Strömungwiderstands
durch bionische Oberflächen. In: D. Neuman et al. (Hrsg.):
VDI Technologieanalyse Bionik. VDI Technologiezentrum. Düsseldorf
1993. – [28] D. W. Bechert: Turbulenzbeeinflussung zur Widerstandsverminderung.
In: A. von Gleich (Hrsg.): BIONIK – Ökologische Technik
nach dem Vorbild der Natur. 2. Aufl. B. G. Teubner. Stuttgart 2001. –
[29] M. Bruse et al.: Experiments with conventional and with novel adjustable
drag-reducing surfaces. In: R. M. C. So, C. G. Speziale, B. E.
Launder (Hrsg.): Near-wall turbulent flow. Elsevier. Amsterdam 1993. –
[30] H. Cruse, Trends in Neuroscience 13, 15 (1990). – [31] F. Pfeiffer, H.
Cruse, Konstruktion 46, 261 (1994). – [32] WWF Buch der Bionik: Natur
als Vorbild. München 1993. – [33] W. Barthlott, N. Ehler, Tropische und
subtropische Pflanzenwelt 19, 367 (1977). – [34] W. Barthlott, C.
Neinhuis, Planta 202, 1 (1997). – [35] W. Barthlott, C. Neinhuis, Biologie
in unserer Zeit 28, 314 (1998). – [36] W. Barthlott, C. Neinhuis: Der Lotus-
Effekt: biologische Grundlagenforschung und die Entwicklung neuer
Werkstoffe. In: A. von Gleich, A. (Hrsg.): BIONIK – Ökologische Technik
nach dem Vorbild der Natur. 2. Aufl. B. G. Teubner. Stuttgart 2001. –
[37] T. Speck, H.-Ch. Spatz, D. Vogellehner, Botanica Acta 103, 111
(1990). – [38] H.-Ch. Spatz, T. Speck, Biomimetics 2, 149 (1994). – [39] H.-
Ch. Spatz, L. Köhler, T. Speck, American Journal of Botany 85, 305 (1998). –
[40] H.-Ch. Spatz, L. Köhler, K. Niklas, Journal of Experimental Biology
202, 3269 (1999). – [41] T. Speck, N. P. Rowe, H.-Ch. Spatz: Pflanzliche
Achsen, hochkomplexe Verbundmaterialien mit erstaunlichen mechanischen
Eigenschaften. In: W. Nachtigall, A. Wisser (Hrsg.): Technische
Biologie und Bionik 3, BIONA-report 10, 101. Fischer. Stuttgart 1996. –
[42] T. Speck, N. P. Rowe: A quantitative approach for analytically defining
size, form and habit in living and fossil plants. In: M. H. Kurmann,
A. R. Hemsley (Hrsg.): The Evolution of Plant Architecture. Royal Botanic
Gardens Kew. Kew 1999. – [43] O. Speck, American Journal of Botany 90,
1253 (2003). – [44] O. Speck, H.-Ch. Spatz, Plant Biology 5, 661 (2003). –
[45] O. Speck, H.-Ch. Spatz: Damped oscillations of the giant reed
Arundo donax. American Journal of Botany 91 (2004, in press). – [46] O.
Speck, T. Speck, H.-Ch. Spatz: Arundo donax as a damped harmonic
oscillator. In: A. Wisser, W. Nachtigall (Hrsg.): BIONA-report 14, 143.
Akademie der Wissenschaften und der Literatur, Mainz 2000. – [47] T.
Speck et al., Botanica Acta 111, 366 (1998). – [48] H.-Ch. Spatz et al., Phil.
Trans. Roy. Soc. Lond. B, 352, 1 (1997). – [49] T. Speck, H.-Ch. Spatz:
Transkription oder Translation: Pflanzen als Ideengeber für neue
Materialien und technische Leichtbaustrukturen. In: A. von Gleich
(Hrsg.): BIONIK – Ökologische Technik nach dem Vorbild der Natur. 2.
Aufl. B. G. Teubner. Stuttgart 2001. – [50] T. Speck, O. Speck:
Competence Network Biomimetics: „Taking a Leaf out of Nature’s
Book“. Biovalley. The officional Journal of the BioValley Network 1, 23
(2003). – [51] T. Speck et al.: Smart Materials: light-weight structures with
variable stiffness and self-repair mechanisms. In: Conference
Proceedings of the BIONIK 2004 Conference, Hannover, in press. VDI
2004. – [52] R. Luchsinger, M. Pedretti, A. Reinhard: Pressure Induced
Stability: From Pneumatic Structures to Tensairity ®. In: Conference
Proceedings of the BIONIK 2004 Conference, Hannover, in press. VDI
2004. – [53] V. Mosbrugger, A. Roth-Nebelsick: Prinzipien der Evolution
natürlicher Konstruktionen – Pflanzliche Transportsysteme als Modelle
für anthropogene Transportstrukturen. In: A. von Gleich (Hrsg.): BIONIK
– Ökologische Technik nach dem Vorbild der Natur. 2. Aufl. B. G.
Teubner. Stuttgart 2001. – [54] S. Vogel, C. Ellington, D. Kilgorek, Journal
of Comparative Physiology, 85, 1 (1973) – [55] M. Lüscher, Acta Tropica
190 Naturwissenschaftliche Rundschau | 57. Jahrgang, Heft 4, 2004