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Natürlich genial

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Die Natur ist immer noch der beste Erfinder. Täglich entdecken Forscher in unserer Tier- und Pflanzenwelt neue, faszinierende Eigenschaften und versuchen, sie für menschliche Zwecke nutzbar zu machen. Eines der prominentesten Beispiele ist der Lotuseffekt: Durch die Oberflächenstruktur perlen Wassertropfen an Lotusblättern ab und nehmen dabei Schmutzpartikel und Pilzsporen gleich mit.

Herausgefunden hat das bereits in den 1970er Jahren Wilhelm Barthlott, emeritierter Professor für Botanik und Bionik an der Universität Bonn. Und obwohl emeritiert, ist Barthlott noch kein bisschen forschungsmüde – ähnlich wie sein Physiker-Kollege John B. Goodenough, von dessen Suche nach einer Alternative zum Lithium-Ionen-Akku wir im letzten Jahr berichteten.

Als Wilhelm Barthlott zu forschen begann, steckte die Bionik noch in den Kinderschuhen. Selbst die Publikation seines Artikels in einem US-Magazin wurde mit den Worten: „Der so genannte Lotuseffekt existiert nur in der Fantasie seines Entdeckers“ abgelehnt. Heute werden Produkte, die auf Basis der Oberflächenstruktur des Lotus‘ hergestellt werden, in rund 600.000 Gebäuden auf der Welt eingesetzt. Jetzt ist er womöglich dem nächsten großen Ding auf der Spur: Salvinia. Der an sich unscheinbare Schwimmfarn verfügt über eine außergewöhnliche Eigenschaft. Salvinia bewegt sich zwar auf dem oder unter Wasser, kommt aber – physikalisch betrachtet – gar nicht damit in Berührung.

Der Clou ist, dass die Pflanze sich dank ihrer Oberflächenstruktur ein Luftpolster zulegt, das verhindert, dass sie selbst mit Wasser in Berührung kommt. So kann Salvinia sogar unter Wasser atmen. Auf seiner Oberfläche trägt der Farn ganz feine, wasserabweisende Härchen, die für die Luftblase sorgen. Das an sich ist jedoch noch nicht spektakulär, denn eine Luftblase um sich herum erzeugen auch Wasserspinnen – doch die können das nicht permanent. Salvinia schon. Und das hat ganz konkrete Vorteile für die Schifffahrt. Durch den deutlich geringeren Reibungswiderstand rechnen Forscher vom KIT (Karlsruher Institut für Technologie) um einen bis zu 30 Prozent verringerten Treibstoffbedarf. Theoretisch ließen sich damit auf hoher See 73 Millionen Tonnen Sprit einsparen – das entspräche einer CO2-Einsparung von 300 Millionen Tonnen, also rund einem Drittel der jährlichen Emissionen der Bundesrepublik Deutschland.

Aber nicht nur diese Entdeckung birgt enormes Potential: Auch andere Errungenschaften der Evolution macht sich die Menschheit schon auf vielfältige Weise zunutze. In Zimbabwes Hauptstadt Harare steht zum Beispiel mit dem Eastgate Centre ein Multifunktionsgebäude, dessen Belüftung der eines Termitenhügels nachempfunden ist. In deren Inneren herrscht eine stets konstante Luftfeuchtigkeit und Temperatur – dank Luftaustausch. Durch das Öffnen und Schließen bestimmter Belüftungsschächte kommt kühle Luft in den Bau und warme Luft dringt nach außen. Nach diesem Prinzip funktioniert auch das Eastgate Centre: Am Abend und in der Nacht wird die warme Luft durch Schornsteine abgegeben, kühle Luft von den unteren Etagen steigt nach oben und kühlt das Gebäude. Dabei sind die Wände und Fenster so gebaut, dass sie möglichst wenig Wärme durch Sonnenlicht aufnehmen.

Genauso faszinierend: Schleimpilze, die beim Modellieren des idealen Transportnetzes helfen. Kein Witz: Japanische Wissenschaftler haben Schleimpilze auf einer Schienennetzkarte von Tokio ausgesetzt und danach eine Haferflocke auf jeden Punkt der Karte gelegt, an dem sich eine Bahnstation befindet. Der Schleimpilz wuchs zunächst in alle Richtungen, aber sobald er eine Haferflocke fand, hat er seine Nahrungstransportwege so optimiert, dass sie in einer Beziehung zur Nahrungsquelle standen, bevor er sein Wachstum wieder aufgenommen hat. Am Ende des Versuchs bildete das Wachstum des Schleimpilzes fast exakt das Schienennetz von Tokio wieder.

Noch nicht genug? Einen haben wir noch: Wie oft haben Sie schon Ihr Klebeband verflucht, weil es nicht richtig hielt und das sicher verklebt geglaubte Paket sich plötzlich öffnete und seinen Inhalt zu Ihren Füßen verteilte? Oder Zettel und andere Dinge einfach von der Wand fielen, weil das Klebeband dem enormen Gewicht eines DIN-A4-Blattes nicht gewachsen war? Auch dafür schauen sich Forscher Lösungen von der Natur ab – namentlich die Füße von Geckos. Die Füße verfügen über viele sehr kleine Haare, die in mikroskopisch kleine Unregelmäßigkeiten an einer Oberfläche eindringen können. Damit hat der Gecko eine enorm große Standfläche, womit es die schwachen Kohäsionskräfte, die Materialien zusammenhalten, ausnutzen kann. Forscher versuchen nun, diese Fähigkeit zu imitieren – und ein Klebeband zu schaffen, das nicht nur bombensicher haftet, sondern sich auch lösen lässt, ohne diese Fähigkeit zu verlieren. Das wäre ohne Zweifel ein schwerer Schlag für die Klebebandindustrie und für Schreiber von romantischen Komödien gleichermaßen – wären sie doch einer der beliebtesten Gags beraubt.

Wir würden uns über Geckofüße auf jeden Fall freuen. Denn zu Ende gedacht hieße das, dass wir bald wie Spiderman senkrecht an Gebäude hochklettern können. Wozu das gut sein soll, müssen wir uns zwar noch überlegen, aber zumindest könnten wir das Sprichwort: „Ich könnte die Wände hochgehen“ in die Praxis umsetzen.