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Bionik - Was wir von der Natur lernen. Zanonia und Lotos.

  • Langsam löst er sich aus seinem runden hölzernen Häuschen, lässt seine Geschwister zurück, die friedlich und gut geschützt nebeneinander liegen. Er ist der Erste, der sich auf einen kilometerweiten Reiseweg begibt. Der Wind trägt den Samen der Zanonia auf seinen Armen und treibt ihn voran, weit weg von der Mutterpflanze bis sein Gleitflug endet. Dann legt er sich behutsam auf den Boden und der Embryo, der im Inneren des Samens schlummert, erwacht.

    Die Zanonia ist eine tropische Kletterpflanze und hat nicht nur ihren Samen, sondern auch uns das Fliegen gelehrt. Zwar hatten sich zuvor schon Leonardo da Vinci mit seiner Flugmaschine und Otto Lilienthal mit den selbstgebauten Flügeln dem Traum vom Fliegen genähert, aber erst durch Ignaz Etrich wurden im Jahr 1904 die Flugobjekte optimiert. Er untersuchte die Samen der Zanonia und nutzte ihre Bauweise für die Entwicklung der Nurflügler. Diesen Fluggeräte bestehen lediglich aus Flügeln oder Tragflächen. Ein Korpus fehlt ihnen. Sie gleichen einem Boomerang, wie die Zanoniasamen. Diese sind sehr hell und flach und tragen in der Mitte beider Flügel einen großen runden flachen Samen.

    Der Same der Zanonia kann eine Spannweite von 10 cm erreichen. Im Gegensatz zum Samen des Bergahorns oder der Hainbuche dreht er sich beim Herabfallen jedoch nicht im Kreis, sondern gleitet auf dem Wind. Er entfernt sich so weit er kann von seinem Herkunftsort, um eine neue Pflanze heranwachsen zu lassen.

    Aber warum ist es eigentlich so wichtig, dass sich der Same von der Mutterpflanze entfernt? Das ist ganz einfach! Würden alle Samen direkt unter ihrem Elternbaum herab fallen, könnten sie anfangs wahrschlich noch auskeimen. Doch sobald die kleinen Pflänzchen zu wachsen beginnen würden, stellte sich der sogenannte Ausdünnungs-Effekt ein. Jeder Keimling konkurriert dann mit den Anderen um die Nährstoffe im Boden. Außerdem wächst mit der Zeit auch der Platzbedarf. Das können nicht alle Pfalnzen überleben; die meisten von ihnen würden verdrängt und hätten keine Chance jemals groß zu werden. Ein anderer Vorteil der langen Flugreise ist, dass sich die Samen vor Schädlingsbefall schützen können, denen die Mutterpflanze vielleicht ausgesetzt ist. Je weiter sie sich von ihr entfernen, desto geringer ist das Risiko sich anzustecken.

    Heimische Flugsamen kennen wir zum Beispiel vom Löwenzahn, der Linde, dem Ahorn (s. Foto), der Birke oder der Hainbuche (s. Foto). Auch sie sind auf die Verbreitung durch Wind angewiesen.

    Der Begriff Bionik setzt sich zusammen aus den Wörtern Biologie und Technik. In der Bionik werden nach dem Vorbild Natur Techniken ausprobiert und optimiert, die unseren Alltag erleichtern sollen. Hierbei gibt es zwei Prinzipien – „Top-down“ und „Bottom-up“. Beim Bottom-up-Verfahren trifft man in der Natur auf ein Phänomen und baut ein für uns nützliches Objekt nach seinem Vorbild. Beim Top-down-Prinzip hat man bereits eine Erfindung gemacht und will sie durch Mechanismen aus der Natur optimieren. Das passiert zum Beispiel durch die Lotos-Pflanze.

    Der Lotos-Effekt® ist wohl eines der bekanntesten Beispiele der Bionik. Das Lotosblatt hat eine Struktur entwickelt, die es vor Schmutz schützt. Sie sorgt nämlich dafür, dass nichts an ihr haften bleibt. Auch Wasser formt bei der Berührung mit der Blattoberfläche kleine Perlen, die einfach vom Blatt herunter kullern. Sie hinterlassen keinen Wasserfilm und versuchen die Auflagefläche so gering wie möglich zu halten. Geht man mikroskopisch nah an ein Lotosblatt heran, lässt sich eine Art Berglandschaft erkennen. Hügel um Hügel setzen sich die ewigen Reihen fort. Das Abperlen von Wasser ist auf ebendiese Struktur zurück zu führen, die dem Nass (und auch dem Schmutz) kaum eine Haftfläche bietet. Der Wassertropfen liegt nur auf den Spitzen der einzelnen Hügelchen auf und findet dort keinen Halt. Zusätzlich ist die kleine Alpenlandschaft von einer Wachsschicht überzogen, die eine hydrophobe (also wasserabweisende) Wirkung hat. Bei Regen nehmen die herabfallenden Tropfen den auf den Blättern aufliegenden Dreck mit, da er besser am Wasser als am Blatt haftet.

    Lotosblätter werden niemals nass. Wird ein Blatt unter Wasser getaucht, beginnt es silbern zu schillern. Dieser Alufolien-Look entsteht durch einen aus Luft bestehenden Mantel, der das Blatt umgibt, denn das Wasser kommt an die Blattoberfläche nicht heran. Nicht nur Wasser, sogar Honig und Klebstoff bildet bei der Berührung mit Lotosblättern kleine Perlen, die das Blatt hinunter wandern. Auch sie haben keine Chance sich am grünen Teppich festzuhalten.

    Der Lotos-Effekt® findet so langsam Einzug in unseren Alltag. Er wird für Regenmäntel, Straßenblitzgeräte und andere Dinge getestet. Wäre es nicht schön, wenn wir unsere Kleidung nicht mehr waschen müssten, weil jeglicher Schmutz einfach von ihr abfällt? Aber Vorsicht! Es gibt auch kleine Mogelpackungen, die uns einen Lotos-Effekt® vorgaukeln. Oft versprechen uns die Hersteller, dass ihre Pfannen mit einer Lotosoberfläche gewappnet sind. Dies ist allerdings ein Irrtum. Zwar haben die Pfannen eine besondere Struktur, Teflon, die hat mit der Lotos-Pflanze aber wenig zu tun.

    Durch die Forschung in der Bionik werden unsere Ressourcen geschont. Die Suche nach langlebigen Strukturen und Techniken verbessert und erleichtert unser alltägliches Leben. Auch Bambus hilft uns die Abrodung des Regenwaldes zu verlangsamen – aber davon beim nächsten mal mehr ;o)

     

    Weitere Artikel:

    Mohn und Bambus

    Loulu und Kokos


    Quellen:
    Fotos © Janine Koch
    Speck et al. 2011. Was die Technik von Pflanzen lernen kann – Bionik in Botanischen Gärten.
    Belzer 2010. Die genialsten Erfidungen der Natur, zweite überarbeitete Auflage. Fischer Verlag GmbH.

     

Kommentare

9 Kommentare
  • Marcel
    Marcel Unglaublich informativ und schön geschrieben! Die Natur hat wirklich so krasse Überraschungen parat. Das fasziniert mich jeden Tag auf\'s Neue! Danke für diesen tollen Auftakt, Janine - ich freue mich schon absolut auf die nächsten Folgen!
    13. November 2012
  • Cosima
    Cosima Wow ! Ein richtig toller Artikel.
    Ich finde es immer spannend und gut, wenn man sich die Natur zu Rate zieht,
    da sie die tollsten Ideen und Prinzipien hervorbringt !
    13. November 2012
  • Cedric
    Cedric Immer wieder schön zu sehen, wie viel wir doch von der Natur lernen können! Leider nutzen wir das viel zu wenig. Wir zerstören lieber unsere Umgebung, statt naturnah zu leben!
    14. November 2012
  • killerwal
    killerwal cooler bericht. das ist echt toll was die natur alles kann. sprachlos
    21. November 2012