Skip to content

Wenn Biologie und Technik zusammengeführt werden, entstehen daraus neue Werkstoffe, hochsensible Prothesen für Menschen oder Roboter mit künstlichen Sinnesorganen. Wissenschaftspionier Werner Nachtigall erklärt gegenüber dem MINT Zirkel, was Schülern die Beschäftigung mit dem Thema „Bionik“ bringt.

Die interessantesten Dinge geschehen im quirligen Grenzgebiet, in dem sich Disziplinen berühren und verzahnen“, schreibt Werner Nachtigall. Der emeritierte Professor ist selbst ein Grenzgänger, ein Wissenschaftspionier – er gilt als einer der Begründer der Bionik in Deutschland. Er studierte unter anderem Biologie, Physik, Chemie und Geographie, war Direktor des Zoologischen Instituts der Universität des Saarlandes, interessierte sich aber immer auch für technische Innovationen, die sich möglicherweise aus einer genauen Beobachtung der Tierwelt gewinnen lassen. So habilitierte er schon vor gut 50 Jahren über Flugbiophysik, die Technik des Fliegens von Vögeln und Insekten also. In der Bionik geht es nicht darum, die Natur zu kopieren. Das ist nicht möglich. Die Natur soll als Inspiration für technische Innovationen und Optimierungen dienen. „Bionik als wissenschaftliche Disziplin befasst sich mit der technischen Umsetzung und Anwendung von Konstruktions-, Verfahrens- und Entwicklungsprinzipien biologischer Systeme“, so lautet die Definition des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI). In der Bionik – das Kunstwort setzt sich aus den Begriffen „Biologie“ und „Technik“ zusammen – arbeiten Biologen eng mit Ingenieuren, Architekten, Physikern und Materialforschern zusammen.

Bionik in der Praxis

Grundsätzlich gibt es zwei Herangehensweisen in diesem Forschungsgebiet: Entweder steht am Anfang eine technische Fragestellung, für die in der Natur nach Vorbildern und Lösungen gesucht wird („Top- Down-Prozess“) oder ausgehend von einer biologischen Erkenntnis werden Anwendungsmöglichkeiten für die Technik gesucht („Bottom-Up-Prozess“). Da Vinci handelte eher nach dem Top-Down-Prozess. Die Erfindung des Klettverschlusses hingegen gilt als Beispiel für einen Bottom-Up-Prozess. Dem Schweizer George de Mestral soll 1941 die Idee zu dem neuen Verschluss- Systems gekommen sein, nachdem sich sein Hund beim Spaziergang einige Kletten eingefangen hatte und Mestral sie unter dem Mikroskop untersuchte. Ein Beispiel aus jüngerer Zeit ist das „Gecko- Tape“, eine neue Hightech-Folie, die durch eine spezielle Oberflächenstruktur wie ein Klebstoff klebt, aber spurlos wieder entfernt werden kann. Dieses Tape hat sich an den Haftmechanismen von Gecko- und Käferfüßen ein Beispiel genommen. Auch die dreibeinigen Fundamente von Windkrafträdern im offenen Meer haben sich ein Vorbild an der Natur genommen, genauer gesagt am Plankton Clathrocorys teuscheri und seinen dreistrahligen Skeletten.

Bionik als Thema in der Schule

Mit diesen und ähnlichen Beispielen können Schülerinnen und Schüler begeistert werden, weiß Werner Nachtigall aus Erfahrung. Früher hat er viele Vorträge an Schulen gehalten und dabei auf die Ziele sowie Relevanz der Bionik hingewiesen. „Ich habe dabei eigentlich nie etwas anderes erlebt als Interesse bis Begeisterung“, erzählt der heute 81-Jährige. „Für die Einsicht der jungen Generation, dass Biologie und Technik nicht unbedingt Feinde, ja nicht einmal wesensfremd sein müssen, sind die Schulen mit ihren Lehrplänen gefordert“, so Nachtigall, „ich bin eh dafür, die Fächer zwar nicht aufzulösen, aber an den Rändern mehr zusammenzuführen.“

Ideengeber für die Zukunft

Insgesamt gibt es mehrere Teilbereiche der Bionik wie beispielsweise Werkstoffbionik, bionische Robotik oder Klima- und Energiebionik. Werner Nachtigall würde sich noch mehr Institutionen wünschen, die Forschung in diesen Gebieten vorantreiben: „Die Bionik ist noch nicht allzu lange ins Bewusstsein der Gesellschaft und der Industrie gerutscht. Ihre Nutzung im großflächigen Sinn beginnt eben erst.“ So auch im Energiesektor. „Dem technischen Prinzip der Energieerzeugung unter Abfallanhäufung und Umweltzerstörung steht das Naturprinzip der zerstörungsfreien totalen Sonnenenergienutzung gegenüber“, schreibt Nachtigall in einem Aufsatz. Erste Beispiele effektiver Nutzung umweltverträglicher Energieformen sind Fotovoltaik-Zellen, die sich am Prinzip der Fotosynthese orientieren – Lernen von der Natur, um die Probleme der Menschheit zu lösen.

Laura Millmann

Beitrag teilen:

Facebook
Twitter
LinkedIn
Pinterest
XING
WhatsApp
Email

Ähnliche Beiträge

Blogbeitrag_Präparate-Hosentasche_Header
25. November, 2022
Das Mikroskopieren stellt eine für die Naturwissenschaften einzigartige Arbeitsweise dar und ist als eine Form des Untersuchens für den Biologieunterricht von besonderer Bedeutung. Beim Mikroskopieren werden die Sinne durch das Mikroskop erweitert und Objekte sowie Phänomene der Natur erfahrbar, die makroskopisch nicht untersucht werden können. Neben den systematischen Beobachtungen können aber auch weitere Fähigkeiten gefördert werden.
Klima_titel
18. November, 2022
Jeder dritte Mensch ist aufgrund des Klimawandels und der damit einhergehenden Bedrohung der Lebensgrundlage ausgesprochen verwundbar – das zeigt der Weltklimarat IPCC in seinem neuesten Sachstandsbericht zum Thema „Klimawandel 2022: Folgen, Anpassung und Verwundbarkeit“. Was das für unsere Zukunft bedeutet und warum das oberste Ziel nicht unbedingt lautet, Migration zu verhindern, klärt dieser Beitrag.
Straßenverkehr
26. Oktober, 2022
Über viele Jahrzehnte war der Verkehr, insbesondere der auf der Straße, ein Thema, das zwar ständig auf der Tagesordnung stand, aber nicht als „kritisch“ angesehen wurde. Die individuelle Mobilität und die dazugehörigen Angebote wurden als selbstverständlich eingestuft. Natürlich gab es auch mal Einschränkungen, man denke nur an die beiden Ölkrisen in den 1970er-Jahren, die zu deutlichen Rezessionen führten. Die Bevölkerung trug die Maßnahmen mit und es trat nach einiger Zeit wieder Entspannung ein. Doch wie sieht das heute aus?
Wolf
14. Oktober, 2022
Seit über 20 Jahren leben wieder Wölfe in Deutschland. Die Rückkehr des Wolfes wird von Naturschutzgruppen begrüßt und von Jäger*innen sowie Nutztierhalter*innen kritisch gesehen. Zu Recht? Betrachten wir einmal die von der Dokumentations- und Beratungsstelle des Bundes zum Thema Wolf (DBBW) veröffentlichten Daten durch die Mathematikbrille.
MZ-02-22_Beitragsbild-3D-Druck
25. August, 2022
Es scheint ein Charakteristikum des fortschreitenden 21. Jahrhunderts zu sein, dass unser Alltag geprägt ist von globalen Krisen, die von der Menschheit nur dann gelöst werden können, wenn sie sich kollektiv intelligent verhält. Ob und wie das gelingen kann, ist mit Sicherheit auch eine Frage unseres Bildungssystems.
MZ-02-22_Blogbeitrag_Fischereispiel
8. August, 2022
Auch in der Wirtschaftswissenschaft werden Experimente mittlerweile zur Untersuchung einer Vielzahl von Fragestellungen genutzt: Die experimentelle Wirtschaftsforschung gilt als etablierte Disziplin.
MZ-02-22_Beitragsbild_Energie
29. Juli, 2022
Biomasse, Sonnenenergie, Windkraft und Wasserkraft sind die Themen der Zukunft. Grund genug, sie bereits heute auf spielerische Weise in den Unterricht einzubinden. Dieser Beitrag gibt spannende Unterrichtsideen in Form von Stationen und Experimenten.
MZ-02-22_Beiragsbild-Hecken
8. Juli, 2022
Hecken sind viel mehr als nur ein Sichtschutz für Haus und Garten. Sie sind ein wichtiger Lebensraum, in dem sich so manche tierische Überraschung versteckt, und können zudem Treibhausgasemissionen kompensieren – vorausgesetzt, es handelt sich um Naturhecken aus einheimischen Sträuchern.
MZ-02-22_Wasserstoff_Beitragsbild
4. Juli, 2022
Das Pariser Klimaziel, die globale Erderwärmung auf 1,5 Grad Celsius zu beschränken, könnte noch erreicht werden. Aber es ist eine Herkulesaufgabe, für die wir den Ausbau der erneuerbaren Energien vervielfachen müssen. Und wir brauchen sogenannten grünen Wasserstoff, der mithilfe von regenerativem Strom hergestellt wird. Die Technologie spielt eine Schlüsselrolle auf dem Weg zur Klimaneutralität, die wir weltweit bis Mitte des Jahrhunderts erreichen wollen.
MZ-02-22_Berufliches-Miteinander
28. Juni, 2022
Es ist unumstritten: Beruflicher Erfolg hängt von einer guten Ausbildung ab. In den letzten Jahrzehnten hat allerdings auch der Wert von sozialen Fähigkeiten wie Kooperationsbereitschaft erheblich zugenommen. Fähigkeiten wie diese lassen das berufliche Miteinander besser gelingen. Und dafür sind typische menschliche Verhaltensmuster verantwortlich.
MZ-02-22_Beitragsbild_Milchstraße
8. Juni, 2022
Die Zukunft der Milchstraße wird turbulent – erst stößt sie mit der Andromeda-Galaxie zusammen, später auch mit der Triangulum-Galaxie. Hier ein Vorausblick auf den Crash der Sterneninseln.
MZ-01-22_Beitragsbild_Rätsel-Würfelaufkleber
8. Juni, 2022
Auf MINT Zirkel gibt es Knobel- und Rätselspaß mit Heinrich Hemme.