Bionisch: Adjektiv zur Beschreibung eines Organismus, dessen biologische Grundlage durch technische Möglichkeiten verbessert wurde

Bionisch heisst: in Einklang mit natürlichen Methoden

Biologie + Technik = Bionik

Dabei beschreibt der aus den Wörtern Biologie und Technik gebildete Fachausdruck Bionik die technische Umsetzung und Anwendung biologischer Systeme


Wie lernt der Mensch von der Natur? (von John Mayer)

Ist es möglich, Baupläne der Natur zu kopieren? Wie können wir dabei von der Natur lernen? Diese und andere spannende Fragen versucht eine Forschungsrichtung der Biologie zu beantworten: die Bionik.


Von der Natur zu lernen bedeutet, Wissen von den Konstruktionen und Verfahrensweisen der Natur auf die Technik zu übertragen. Dabei liegt hier die Idee zugrunde, dass die Evolution der beste Baumeister ist, da die Natur viele Jahrtausende Zeit hatte, evolutiv an den Bauplänen zu "feilen" und diese zu optimieren.

Die Bionik (zusammengesetzt aus BIOlogie und TechNIK) ist im Grunde eine alte Wissenschaftsrichtung. Schon Leonardo da Vinci versuchte im 15. Jahrhundert, seine Flugmaschinen den Vogelschwingen nachzubauen - wie wir wissen, noch ohne Erfolg. Doch die Verfeinerung der analytischen Methoden und die Spezialisierung der Wissenschaft lassen zu, dass Forscher immer spektakulärere Entdeckungen machen. Dabei ist die Natur der Ideenlieferant, und die Ingenieure versuchen, diese möglichst gut zu imitieren oder gar zu verbessern.

Dabei sind es oft auch Alltagsgegenstände, die aufgrund der Vorbildfunktion der Natur entwickelt wurden und die wir nicht mehr missen wollen, wie etwa der Klettverschluss, der nach dem Vorbild der Klette entwickelt wurde. Manchmal waren die Forscher verblüfft, welche einfachen Strukturen zu solch erstaunlichen Ergebnissen führten, dass sie ihre Ergebnisse erst gar nicht großartig veröffentlichten.

Der unter dem Lotus-Effekt bekannt gewordene Zusammenhang zwischen der Oberflächenstruktur von Blättern und deren perlartiger und schmutzabweisender Wirkung auf Substanzen ist schon 1977 vom Botaniker Wilhelm Barthlott und seiner Kollegin Nesta Ehler entdeckt worden. Aber sie gingen davon aus, dass ihre Physiker-Kollegen beziehungsweise die Verfahrenstechniker solche trivialen Ergebnisse schon kennen würden. Inzwischen sind die Forschungen fortgeschritten und der federführende Biologe Barthlott ist mit Partnern aus der Industrie kurz vor der Markteinführung "selbstreinigender" Produkte: "In bestimmten Bereichen stehen Entwicklungen kurz vor der Anwendung, in welchen, darf ich noch nicht sagen".

Obwohl es manchmal die einfachsten Vorbildfunktionen sind, die in der Natur vorherrschen, ist es bis zu deren technischer Umsetzung ein weiter Weg. Dazu äußert sich der international renommierte Saarbrücker Zoologe und Bioniker Prof. Dr. Werner Nachtigall von der Universität des Saarlandes auf der Homepage der Gesellschaft für Technische Biologie und Bionik (TBB): "Eine bloße Kopie der Natur führt in eine Sackgasse".

Vielmehr seien es die Fülle der Anregungen, die man übernehmen könne, die dann auf ihre Übertragungsmöglichkeiten untersucht werden müssten. Diese wiederum könnten entscheidende Impulse für technisches Gestalten geben. Er bringt das Wesentliche der bionischen Sichtweise so zum Ausdruck: "Lernen von der Natur als Anregung für eigenständiges technisches Gestalten".


Dabei gibt es eine Vielzahl von biologischen Fragestellungen, die kombiniert mit der technisch-physikalischen Analyse zu interessanten Ergebnissen führen:

• Ein gutes Beispiel ist die Nase des Delfins. Sie ist an der Spitze rund geformt und schiebt deshalb beim Schwimmen unter Wasser die Wellen vor sich her. Der Widerstand wird dadurch deutlich verringert. Nach diesem Vorbild werden seit Anfang der 60er Jahre Rümpfe von Schiffen gebaut, die deshalb weniger Kraftstoff brauchen.
 
• Auch die Haut des Hais stand bei einer Erfindung Pate. Sie hat in Strömungsrichtung mikroskopisch kleine Rillen, die die Reibung verringern. Forscher entwickelten eine künstliche Haifischhaut, um Boote schneller zu machen und um bei Flugzeugen Treibstoff zu sparen.
 
• Lehrmeister sind auch die Termiten. Ihre oft meterhohen Behausungen sind von Stollen und Schächten durchzogen. Egal, wie kalt oder heiß es draußen ist, in Termitenbauten herrschen konstant 25 bis 30 Grad Celsius und rund 90 Prozent Luftfeuchtigkeit. 1996 errichtete man in der Hauptstadt Simbabwes Harare einen Einkaufs- und Bürokomplex mit Belüftungsschächten nach dem Vorbild der Termitenhügel: Kühle Luft wird aus dem Innenhof ins Gebäude gesogen, warme Luft über Schornsteine nach außen geleitet. Das spart teure Klimaanlagen.

Dies sind nur einige der zahlreichen Beispiele, die zeigen, wie vielfältig Baupläne der Natur sind und welche Vorteile sich der Mensch davon erhofft. Doch der entscheidende Vorteil ist die Abkehr von den heutigen extensiven Verfahrensweisen. Denn hier sei nochmals Prof. Dr. Werner Nachtigall zitiert:
Dem so uneleganten Prinzip der Ressourcenentnahme und Abfallanhäufung hat die Natur das Prinzip der totalen Rezyklierung gegenüber gesetzt. Dem technischen Prinzip der Energieerzeugung unter Abfallanhäufung und Umweltzerstörung steht das Naturprinzip der zerstörungsfreien totalen Sonnenenergienutzung gegenüber: Lernen von der Natur, wie man Abfälle vermeidet, wie man die Sonnenenergie nutzt und komplexe Systeme managen kann: diese drei Komplexe der Verfahrensbionik enthalten den Schlüssel für das Überleben.

Es sind gleichzeitig die drei größten Herausforderungen, denen sich die Menschheit jemals gegenüber gesehen hat. Sie anzugehen, umzusetzen und letztendlich einzubauen in eine Technologie, die unserer derzeitigen Steinzeittechnik eine bionisch orientierte Höchsttechnologie entgegensetzt. Dies wäre von entscheidender Wichtigkeit.