Millionen von Jahren der Evolution haben die Welt um uns herum geformt und viele unglaubliche Dinge geschaffen. Biomimikry ist, wenn wir ein Merkmal in der Natur beobachten und es oder Teile davon für menschliche Technologie und Design kopieren. Es gibt zahlreiche hervorragende Beispiele für Biomimikry in Aktion.
Biomimikry betrifft viele Bereiche menschlicher Aktivität. Von Medizin über Forschung, Industrie, Wirtschaft, Architektur, Stadtplanung, Landwirtschaft bis hin zu Management. Diese Aufzählung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, da Bio-Mimikry vor allem eine Frage der Herangehensweise an diese Fachgebiete ist. Daher kann es mehr oder weniger direkt für alle Sektoren gelten.
Das Konzept der Biomimetik basiert auf einem Leitgedanken: Die Natur arbeitet stets nach den Prinzipien der Ökonomie und Effizienz und erzeugt keinen Abfall. Erinnern Sie sich an die Worte von Lavoir: „Nichts geht verloren, nichts entsteht, alles verändert sich“? Das ist die Idee. Unabhängig vom Anwendungsbereich ist die bionische Philosophie Teil einer globalen Strategie des verantwortungsbewussten und nachhaltige Entwicklung die darauf abzielt, die Art und Weise auszugleichen, wie die Ressourcen des Planeten genutzt werden.
Inhaltsverzeichnis
Was ist Biomimikry?
Biomimikry (wie der Name schon sagt, ist die Nachahmung von Lebewesen) zielt darauf ab, sich von der natürlichen Selektion und von der Natur übernommenen Lösungen inspirieren zu lassen und die Prinzipien auf die menschliche Technik zu übertragen. Es ist eine Methode, um Lösungen für menschliche Herausforderungen zu schaffen, indem Designs und Ideen aus der Natur nachgeahmt werden. Es wird überall verwendet: in Gebäuden, Fahrzeugen und sogar Materialien.
Biomimikry als Ansatz ist eine schöne Reise in das, was wir von der Natur lernen können, und dabei stärken wir unsere Beziehung und Verbindung zur natürlichen Welt. Dies ist ein wesentliches Element zur Schaffung einer nachhaltigeren, gesünderen und gerechteren Welt für alle Menschen und alle Arten. Also dachten wir, es wäre lustig, einige der bemerkenswertesten Beispiele zusammenzufassen.
10 Fantastische Beispiele für Biomimikry für Kinder und Gelehrte
Biomimikry sucht, wie bereits erwähnt, in der Natur und in natürlichen Systemen nach Inspiration und verwendet von der Natur inspirierte Strategien zur Verbesserung des Designs. Durch Anpassung und Evolution verbringt der Charakter Millionen von Jahren damit, sich aus Problemen herauszubasteln, und endet mit einigen verblüffenden Innovationen. Ineffizienz ist nicht von Dauer, und menschliche Ingenieure und Designer suchen dort oft nach Lösungen für moderne Probleme.
Hier sind einige super coole Beispiele für Biomimetik in Wissenschaft, Technik und Innovation, die von naturinspiriertem Design für Kinder und Gelehrte beeinflusst wurden.
- Haifischhaut imitiert für Badeanzug
- Von Eisvögeln inspirierte Hochgeschwindigkeitszüge (wie der in Disney)
- Windkraftanlagen nach dem Vorbild von Buckelwalen
- Käfer und selbstfüllende Wasserflaschen
- Ein absorbierendes Schock wie ein Specht
- Kopffüßer-Tarnung
- Von Termiten inspirierte Lüftungssysteme
- Von Vögeln inspirierte Jets
- Grat und Klettverschluss
- Schmetterlingsflügel und Sonnenenergie
1. Haifischhaut imitierender Badeanzug
Haie gehören zu den größten Raubtieren der Meere. Während Haie für ihren ausgeprägten Geruchssinn und ihre sich schnell regenerierenden Zähne bekannt sind, könnten neue Forschungsergebnisse darauf hindeuten, dass die Haut der Art ihr evolutionärstes Nischengut ist.
Haifischhaut ist mit unzähligen überlappenden Schuppen bedeckt, die als „dermale Dentikel“ bekannt sind. Bei Bewegung erzeugen diese Hautzähnchen eine Unterdruckzone. Dieser Wirbel an der Vorderkante „zieht“ den Hai im Wesentlichen nach vorne und hilft auch, den Luftwiderstand zu verringern. Unnötig zu sagen, dass es viele Anwendungen für ein solches Design gibt.
Wissenschaftler haben repliziert dermale Dentikel in Badeanzügen (die jetzt bei großen Wettbewerben verboten sind) und am Boden von Booten. Von Haifischhaut inspirierte Badeanzüge erhielten während der Olympischen Sommerspiele 2008 viel mediale Aufmerksamkeit, als Michael Phelps im Rampenlicht stand.
Speedo hat bekanntermaßen biomimetische Haifischhaut in eine Reihe von Badeanzügen für die Olympischen Spiele 2008 integriert. Laut Smithsonian wurden 98 Prozent der Medaillen bei den Olympischen Spielen 2008 von Schwimmern gewonnen, die Haihaut-Badebekleidung trugen. Seitdem ist Technologie bei olympischen Wettkämpfen verboten.
Ebenso, während viele Wasser- Arten bekanntermaßen andere Meeresarten auf ihrem Körper beherbergen (z. B. Seepocken), bleiben Haie sozusagen relativ „sauber“. Diese mikroskopisch kleinen Hautzähnchen helfen Haien auch dabei, Mikroorganismen wie Algen und Seepocken abzuwehren. Die United States Navy hat seitdem ein Material entwickelt, das als Sharklet bekannt ist und auf diesem Hautmuster basiert, um das Meereswachstum auf Schiffen zu hemmen.
2. Von Eisvögeln inspirierte Hochgeschwindigkeitszüge (wie der in Disney)
Eisvogelvögel haben spezielle Schnäbel, die es ihnen ermöglichen, ins Wasser zu tauchen, um zu jagen, während sie nur minimal spritzen. Mit dieser neuen Nase waren die Züge der nächsten Generation der 500er-Serie 10 Prozent schneller, verbrauchten 15 Prozent weniger Strom und hatten vor allem keinen „Boom“ mehr.
Als japanische Ingenieure die entmutigende Aufgabe übernahmen, ihre Hochgeschwindigkeitszüge aufzurüsten, stieß ihr Design auf einen unglücklichen Haken. Das Problem war nicht, diese Züge auf die gewünschte Geschwindigkeit zu bringen, sondern der enorme Lärm, der durch die Luftverdrängung vor den Zügen entsteht. Als die Züge in die Tunnel einfuhren, erzeugten die Fahrzeuge oft eine laute Druckwelle, die als „Tunnelknall“ bekannt ist.
Die Wucht der Druckwellen verursachte sogar strukturelle Schäden an mehreren Tunneln. Um diesen Boom zu minimieren, haben japanische Ingenieure den Vogelschnabel des Eisvogels nachgeahmt, der beim Eintritt ins Wasser nur minimale Spritzer verursacht. Mit dieser neuen Nasenform waren die Züge 10 Prozent schneller, verbrauchten 15 Prozent weniger Strom und, was am wichtigsten ist, kein „Boom“ mehr.
Diese Art von innovativem Prozess wird als künstliche Photosynthese bezeichnet, bei der ein bionisches Blatt aus dem Sonnenlicht Wasserstoffbrennstoff erzeugt. Dies erhofft sich einen möglichen globalen Energiedurchbruch, indem Wasser mit Hilfe von Sonnenenergie gespalten wird.
Es gibt keine Emissionen von dieser Art von erneuerbaren Kraftstoff
3. Windkraftanlagen nach dem Vorbild von Buckelwalen
Der Buckelwal zum Beispiel verwendet holprige Tuberkelflossen für den Antrieb, was eher kontraintuitiv erscheint. Diese Wale beeinflussten neue Modelle von Windkraftanlagen.
Wale, bekannt als der größte Fisch der Welt, schwimmen seit langem im Ozean herum und die Evolution hat sie zu einer supereffizienten Lebensform gemacht. Sie können Hunderte von Metern unter die Oberfläche tauchen und dort stundenlang bleiben. Sie erhalten ihre enorme Größe, indem sie sich von Tieren ernähren, die kleiner sind, als das Auge sehen kann, und sie treiben ihre Bewegung mit übereffizienten Flossen und einem Schwanz an. Dies wird durch die Anwesenheit seines Buckels ermöglicht.
Die Rippen an den Vorderflossen eines Buckelwals, Tuberkel genannt, beeinflussen, wie Wasser über die Flossen fließt. Es erzeugt eine aerodynamische Strömung im Wasser. Die Tuberkel ermöglichen es ihnen, trotz ihrer Größe mit hoher Geschwindigkeit zu schwimmen.
Viele unserer modernen aerodynamischen Designs beruhen auf eher grundlegenden Prinzipien. Um optimalen Auftrieb und minimalen Luftwiderstand zu erreichen, sind glatte Kanten und klare Linien der Schlüssel. Im gesamten Tierreich sind jedoch viele Arten zu außergewöhnlichem Auftrieb fähig.
Wissenschaftler der Duke University, der West Chester University und der US Naval Academy entdeckten, dass die Unebenheiten an der Vorderkante einer Walflosse ihre Effizienz erheblich steigern, indem sie den Luftwiderstand um 32 Prozent reduzieren und den Auftrieb um 8 Prozent erhöhen. Diese angepassten Blätter tragen auch dazu bei, bei 10 Meilen pro Stunde die gleiche Leistung zu erzeugen wie herkömmliche Turbinen bei 17 Meilen pro Stunde.
Unternehmen wenden die Idee auf Rotorblätter von Windturbinen, Kühlgebläse, Flugzeugflügel und Propeller an.
4. Käfer und selbstfüllende Wasserflaschen
Es ist an dieser Stelle kein Geheimnis: Der Zugang zu Wasser ist für jeden von entscheidender Bedeutung nachhaltiger Zivilisation und das Leben auf diesem Planeten im Allgemeinen. Während einige Orte auf der Welt über reichlich Wasserressourcen wie Seen und Flüsse verfügen, müssen trockenere Klimazonen mit begrenzten Niederschlägen auskommen.
Technologie, die von einem Käfer stammt, der in einer der rauesten Umgebungen der Erde gedeiht, kann sehr wohl dazu beitragen, die nächste Generation sauberer Menschen zu starten Wassergewinnung.
Käfer (Stenocara-Käfer), die in der Namib-Wüste beheimatet sind, überleben die trockene und raue Umgebung, indem sie aufgrund ihres einzigartigen Panzerdesigns Wasser auf ihrem Rücken sammeln. Sie sind auch als „Meisterwassersammler“ bekannt. Sie richten ihre Flügel auf die Meeresbrise aus und die Beulen auf ihrem Rücken leiten Wassertropfen zu ihren Mündern.
Ingenieure haben eine Wasserflasche mit ähnlichen wasseraufnehmenden und wasserabweisenden Noppen entwickelt. Dieses Projekt könnte beim Wasserschutz helfen und den Zugang zu Wasser für Gemeinden in trockenen Regionen erleichtern.
Fachleute in den Bereichen Naturschutz oder Gemeindeplanung können an mehreren Wasserschutzprojekten teilnehmen, die diese Biomimikry-Engineering-Methode beinhalten. Etwa 22 Länder auf der ganzen Welt verwenden Netze, um Wasser aus der Luft zu sammeln, sodass eine solche Effizienzsteigerung eine große Wirkung haben könnte.
5. Stoßdämpfend wie ein Specht
Spechte sind für ihre außergewöhnliche Grableistung bekannt. Die Kreaturen verwenden ihre Schnäbel, um nach Insekten zu suchen und sich selbst Nischen zu schaffen, ohne sich durch das schnelle und kräftige Picken Kopfverletzungen zuzuziehen.
Wenn Spechte diese Löcher bohren, erfahren sie fast 1200 Mal pro Sekunde eine Verzögerung von 22 Gravitationszügen (Gs). Um das ins rechte Licht zu rücken: Ein schwerer Autounfall würde einem Passagier das Äquivalent von 120 Gs zufügen.
Untersuchungen, die mit CT-Scans an der University of California, Berkeley, durchgeführt wurden, entdeckten, dass Spechte vier Strukturen haben, die dazu bestimmt sind, mechanische Stöße zu absorbieren. Der halbelastische Schnabel des Vogels, ein Bereich aus „schwammigem Knochenmaterial“ hinter dem Schädel und die Zerebrospinalflüssigkeit wirken alle zusammen, um die Zeit zu verlängern, über die diese Gehirnerschütterung auftritt, und hemmen daher Vibrationen.
Basierend auf diesen Strukturen verwenden Luft- und Raumfahrtingenieure diese Strukturen häufig, um meteoritenresistente Blackboxes für Raumfahrzeuge und Flugzeuge zu entwerfen, die mehr Kraft absorbieren können, bevor sie versagen. Dieses natürliche Design kann auch Flugzeug- und Luftfahrtingenieuren helfen, in Zukunft mehr Qualitätstechnologie zu entwickeln.
6. Kopffüßer-Tarnung
Tintenfische können wie alle Kopffüßer leuchten (Biolumineszenz) und ihre Hautfarbe ändern. Diese Tarnfähigkeit lässt sie sich vor Raubtieren verstecken, während die Biolumineszenz es ihnen ermöglicht, mit einem Partner zu kommunizieren und/oder ihn anzuziehen. Dieses komplexe Verhalten wird durch ein Netzwerk spezialisierter Hautzellen und Muskeln erzeugt.
Forscher der University of Houston bauten ein ähnliches Gerät, das in der Lage ist, seine Umgebung zu erkennen und sie in Sekundenschnelle abzugleichen. Dieser frühe Prototyp verwendet ein flexibles, gepixeltes Gitter, das Aktuatoren, Lichtsensoren und Reflektoren verwendet. Wenn die Lichtsensoren eine Veränderung in der Umgebung erkennen, wird ein Signal an die entsprechende Diode gesendet.
Dadurch entsteht Wärme in der Umgebung und das thermochromatische Gitter ändert daraufhin seine Farbe. Diese künstliche „Haut“ könnte später sowohl militärische als auch kommerzielle Anwendungen haben.
7. Von Termiten inspirierte Lüftungssysteme
Termiten haben wegen ihrer zerstörerischen Eigenschaften oft einen schlechten Ruf. Termiten sind jedoch berüchtigt dafür, einige der ausgeklügeltsten Lüftungssysteme zur Kühlung auf dem Planeten zu schaffen. Selbst an einigen der heißesten Orte bleiben diese Termitenhügel im Inneren außergewöhnlich kühl. Während die Außentemperatur den ganzen Tag über wild von niedrigen zu hohen Temperaturen schwankt, bleibt das Innere einer Termitenhöhle konstant auf einer angenehmen Temperatur.
Unter Verwendung eines komplizierten Netzwerks von absichtlichen Lufteinschlüssen schaffen die Hügel ein natürliches Belüftungssystem durch Konvektion. Dies ist ein Beispiel dafür, wie Bau- und Architekturprofis natürliche Elemente verwenden können nachhaltige Materialien um die Sicherheit und Qualität eines Bauprojekts in heißen Klimazonen zu verbessern.
Beispielsweise verbraucht das 333,000 Quadratfuß hohe East Gate Shopping Center in Harare, Simbabwe, 90 Prozent weniger Energie zum Heizen und Kühlen als herkömmliche Gebäude und verfügt über große Schornsteine, die nachts auf natürliche Weise kühle Luft ansaugen, um die Temperatur zu senken Bodenplatten, genau wie Termitenhöhlen.
8. Von Vögeln inspiriert Jet
Mit der V-Form können Vögel die Flugweite um mehr als 70 Prozent steigern. Wissenschaftler haben entdeckt, dass ein Schwarm, wenn er die bekannte V-Formation annimmt, wenn ein Vogel mit den Flügeln schlägt, einen kleinen Aufwind erzeugt, der den Vogel dahinter anhebt.
Wenn jeder Vogel vorbeikommt, fügen sie dem Schlag ihre Energie hinzu und helfen allen Vögeln, den Flug aufrechtzuerhalten. Indem sie ihre Bestellung durch den Stapel rotieren, verteilen sie die Anstrengung.
Eine Gruppe von Forschern an der Stanford University glaubt, dass Passagierfluggesellschaften mit derselben Taktik Treibstoffeinsparungen erzielen könnten. Das Team unter der Leitung von Professor Ilan Kroo stellt sich Szenarien vor, in denen sich Jets von Flughäfen an der Westküste treffen und auf dem Weg zu ihren Zielen an der Ostküste in Formation fliegen.
Durch das Reisen in einer V-Form mit Flugzeugen, die sich wie Vögel vorne abwechseln, glauben Kroo und seine Forscher, dass Flugzeuge im Vergleich zum Einzelflug 15 Prozent weniger Treibstoff verbrauchen könnten.
9. Grat und Klettverschluss
Velcro ist ein weithin bekanntes Beispiel für Biomimikry. Vielleicht haben Sie als Jugendlicher Schuhe mit Klettverschluss getragen, und Sie können sich sicherlich darauf freuen, die gleichen Schuhe im Ruhestand zu tragen.
Der Klettverschluss wurde 1941 vom Schweizer Ingenieur George de Mestral erfunden, nachdem er Grate von seinem Hund entfernt hatte und beschloss, sich ihre Funktionsweise genauer anzusehen.
Die kleinen Haken am Ende der Klettnadeln inspirierten ihn zur Entwicklung des heute allgegenwärtigen Klettverschlusses. Denken Sie darüber nach: Ohne dieses Material würde die Welt das Velcro-Springen nicht kennen, eine Sportart, bei der Menschen in vollen Anzügen aus Klettband versuchen, ihren Körper so hoch wie möglich an eine Wand zu werfen.
10 Schmetterlingsflügel und Solarenergie
Der Schmetterling „Gemeine Rose“ erwärmt seinen Körper, indem er mit seinen Flügeln Sonnenlicht absorbiert. Bei der Untersuchung seiner Flügel unter einem Elektronenmikroskop entdeckten Forscher Löcher in ihren Körpern, die das Sonnenlicht zerstreuten und sie warm hielten.
Mit diesem Mechanismus schufen die Forscher einen dünnen Siliziumfilm, der einem 3D-Modell des Schmetterlingsflügels ähnelte, und brachten ihn auf eine Solarenergiezelle auf, wodurch das Design insgesamt verbessert wurde. Diese neue Energiezelle könnte bei geringeren Lichtverhältnissen oft mehr Sonnenlicht absorbieren. Durch den Einsatz dieser Technologie in einer Position in der Solarindustrie können Ingenieure Gemeinden und lokalen Unternehmen dabei helfen, ihre Produktivität zu steigern nachhaltige Energie Verwendung.
Zusammenfassung
Ich habe die Hoffnung, dass Wissenschaftler, wenn sie sich mehr mit der Natur befassen, um menschliche Fragen zu beantworten, mehr und mehr erkennen, dass die schwerwiegend falsche Vorstellung von Evolution unmöglich ist. Jetzt sind Sie an der Reihe, eine Innovation zu schaffen, die auf etwas in der Natur Gefundenem basiert! Sei so kreativ wie du willst und mit Erlaubnis deiner Eltern
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Ahamefula Ascension ist Immobilienberaterin, Datenanalystin und Autorin von Inhalten. Er ist Gründer der Hope Ablaze Foundation und Absolvent des Umweltmanagements an einer der angesehensten Hochschulen des Landes. Er ist besessen vom Lesen, Forschen und Schreiben.