BIOMIMETHIK UND ARCHITEKTUR


Da die Designs der Natur fast fehlerlos sind, werden ihre Inspirationen jetzt regelmäßig eingesetzt im architektonischen Design. Alle Eigenschaften, die in einer Struktur notwendig sind, wie etwas Energiesparen, Schönheit, Funktionalität und Beständigkeit, sind alles schon in der natürlichen Welt erschaffen worden. Egal wie viele erhabene Systeme der Mensch entwickelt, ihre Imitation kann niemals so gut oder praktisch werden wie das Original.

Um das Design der Natur zu kopieren und in architektonisches Design einzusetzen bedarf es einem hohen Level an Ingenieur Know-How. Jedoch kennen die Lebewesen in der Natur keine Ladevorrichtung oder architektonische Regeln. Noch haben sie eine Möglichkeit diese zu verstehen. Alle Lebewesen benehmen sich so wie Gott sie inspiriert hat. In einem Vers offenbart Er uns, dass alle Lebewesen unter Seiner Kontrolle stehen:

… Kein Lebewesen gibt es auf Erden, das Er nicht am Schopf erfasst... (Quran, 11:56)


 

Buckminster Fuller, ein für seinen Einsatz von Formen in seinen Werken bekannter Architekt, sagte, dass das Design der Natur ein wunderbares Model abgibt. Nach Worten Fullers ist das, was die Dynamik der Natur ausmacht, ihre funktionale und leichtgewichtige Technologie, notwendig für „optimale Effizienz.“ (“Invisible Architecture,” Bonnie Goldstein DeVarco,
http://members.cruzio.com/~devarco/nature. htm) das Bild zeigt Fuller mit einem Design, das durch mikroskopische Kreaturen namens Radiolarians inspiriert wurde.

 

Architekt Eugene Tsui ist bekannt für den Einsatz des Designs der Natur in seinen Strukturen. Tsui baut keine rechten Winkel oder gerade Linien ein, die wir so gewohnt sind, sondern bevorzugt anstatt die sanften Linien der Natur. Strukturen, die entlang dieser Linien geplant sind, sagt er, sind widerstandsfähiger zu den Auswirkungen von Erdbeben, Wasser und Wind (National Georaphic Channel (Turkey), Animal Inventors, 25/11/2001)

Austerschalen—ein Model für helle, robuste Dächer


Die Schale einer Muschel und Auster ähnelt welligem Haar, dank ihrer unregelmäßigen Formen. Diese Form ermöglicht es den Schalen trotz ihrer Leichtigkeit, enormem Druck zu widerstehen. Architekten haben ihre Struktur als Model für die Entwürfe verschiedenster Dächer und Decken genommen. Zum Beispiel ist das Dach des Canada’s Royan Market mit den Austernschalen im Hinterkopf designt worden.97



Eine Austernschale und der Royan Market

Die gewölbte Form der Austernschale macht sie besonders widerstandsfähig. Geriffelte Pappe formen die gewölbten Linien der Austernschale nach, machen sie stabiler als gewöhnliche, flache Pappe.

 



Das Münchner Olympia Stadion und Libellenflügel

Libellenflügel sind nur ein drei-tausendstel Millimeter dick. Trotz dieser Dünne sind sie sehr stark, denn sie bestehen aus 1.000 Sektionen. Dank dieser kompartmentalen Struktur reissen die Flügel nicht, und können so dem aufkommenden Druck während des Fluges Widerstand leisten. Das Dach des Münchner Olympia Stadions ist nach dem gleichen Prinzip erbaut.

Von der Wasserrose zum Kristallpalast

Erbaut zur ersten Weltausstellung in London im Jahre 1851, war der Kristallpalast ein technologisches Wunderwerk an Glas und Stahl. Einige 35 Meter (108 Fuß) hoch und eine Ebene von ungefähr 7.500 Quadratmeter (18 Are) abdeckend, bestand er aus mehr als 200.000 Glasscheiben, jede 30 mal 120 Zentimeter (12 mal 49 Inches) groß.


Die Struktur der Wasserlilie war Vorbild für das Pan Am Terminal am New York’s John F. Kennedy Flughafen.

Das Diagram links zeigt, wie das Dach entlang der Linien der Wasserlilie die Last verteilt.

Der Kristallpalast wurde vom Landschaftsdesigner Joseph Paxton entworfen, der seine Inspiration der Victoria amazonica entnahm, eine Spezies der Wasserlilie. Trotz ihrer zerbrechlichen Erscheinung besitzt die Lilie große Blätter, die stark genug sind, dass Menschen darauf stehen können.



Der Kristallpalast in London

Als Paxton die Unterseiten der Blätter untersuchte, stellte er fest, dass sie durch Faserverlängerungen, die wie Rippen agieren, unterstützt werden. Jedes Blatt hat radiale Rippen, die durch schlanke Querrippen verstärkt werden. Paxton dachte, dass man diese Rippen duplizieren könnte als Lastentragende Eisenstreben, und die Blätter als Glasscheiben. Auf diese Weise war er erfolgreich in der Konstruktion eines Daches, dass aus Stahl und Glas erbaut worden ist, das sehr viel leichter, aber dennoch sehr stabil war.98

Die Wasserlilie beginnt im Schlamm am Boden des Amazonassees zu wachsen, aber um zu überleben, muss sie die Oberfläche erreichen. Sobald sie die Wasseroberfläche erreicht hat, hört sie auf zu wachsen, formt dann stachelige Knospen. In nur wenigen Stunden öffnen sich diese Knospen zu enormen Blättern von bis zu zwei Metern Umfang. Je mehr Fläche sie auf der Flussoberfläche abdecken, umso mehr Sonnenlicht kann sie einfangen, die sie zu Photosynthese braucht.

Des Weiteren benötigt die Wurzel der Wasserlilie Sauerstoff, von dem es im schmutzigen Boden, wo die Wurzel angesetzt hat, wenig gibt. Aber es verlaufen Röhren an den langen Stielen der Blätter entlang, die bis zu 11 Meter (35 Fuß) hoch werden können, und die als Kanal für den Sauerstofftransport von den Blättern zur Wurzel dienen.99


Links: Querschnitt der Wasserlilie
Unten: Ein Blatt der Wasserlilie und Blume auf der Wasseroberfläche

Wenn der Samen in der Tiefe des Sees anfängt zu wachsen, wie weiß er dann, dass er bald Licht und Sauerstoff braucht, ohne die er nicht überleben wird, und dass alles, was er machen muss, an die Wasseroberfläche zu gelangen ist? Eine Pflanze, die gerade angefangen hat zu keimen, ist sich nicht bewusst, dass das Wasser eine Oberfläche hat, und weiß nichts über die Sonne oder Sauerstoff.



DerEiffel Tower wurde ähnlich der Struktur eines engen Knochenkopfes gebaut. Dank diesem Design erhielt der Turm eine unerschütterbare Struktur, das zugleich das Ventilationsproblem löste.

Der Evolutionstheorie nach wären die Wasserlilien daher unter einigen Metern Wasser ertrunken und wären längst ausgestorben. Aber Tatsache ist, dass es diese Wasserlilien immer noch gibt, in all ihrer Perfektion.

Amazonaslilien drehen ihre Blätter an den Rändern nach oben nachdem sie das benötigte Licht und den Sauerstoff erreicht haben, damit sie sich nicht mit Wasser füllen und nach unten sinken. Diese Vorsichtsmaßnahme hilft ihnen zu überleben, aber damit die Spezies überleben kann, braucht sie einige Insekten, die ihren Pollen zu anderen Lilien tragen. Im Amazonasgebiet liebäugeln Käfer mit der Farbe Weiß und wählen daher die Lilienblume zum landen. Mit der Ankunft der sechsbeinigen Gäste, die den Amazonaslilien ermöglichen über Generationen zu überleben, schließen sich die Blumenblätter und verhindern so die Flucht der Insekten, während sie ihnen eine große Menge an Pollen anbieten. Nachdem sie diese für eine Nacht und einen Tag gefangen gehalten haben, entlässt die Blume sie wieder und wechselt die Farbe, damit der Käfer den eigenen Pollen nicht wieder zurückbringt. Die Lilie, die vorher Schneeweiß war, erstrahlt am Flussufer in dunkle Pink.

Kein Zweifel besteht, dass all diese fehlerlosen, perfekt kalkulierten, und nacheinander folgenden Schritte nicht das Werk der Lilie selbst ist, die kein Vorwissen oder Planungsfähigkeiten hat, sondern nur von der unendlichen Weisheit Gottes, unseres Schöpfers isst. Alle diese hier kurz zusammengefassten Details demonstrieren, dass, wie alle Dinge im Universum, Gott sie mit allen notwendigen Systemen, um das Überleben zu sichern, ausgestattet hat.


Eine Struktur, die Knochen resistenter machen


Selbst heute noch wird der Eiffelturm als ein Wunderwerk der Ingenieurskunst angesehen, jedoch können die Ereignisse, die zu diesem Design führten, bis 40 Jahre vor der Konstruktion zurückzuführen. Dies war eine Studie in Zürich, die darauf ausgelegt war, die „anatomische Struktur des Oberschenkelknochen“ zu offenbaren.

In den frühen Jahren 1850 untersuchte der Anatomist Herrmann von Meyer die Teile des Oberschenkelknochens, der direkt an die Hüfte anband. Der Kopf des Oberschenkels breitet sich seitwärts im Hüftbecken aus, und trägt das unzentrierte Körpergewicht. Von Meyer sah, dass die Innenseite des Oberschenkels, welcher in der Lage ist ein Gewicht von einer Tonne in der vertikalen Position zu widerstehen, nicht aus einem einzelnen Teil bestand, sondern aus einer ordentlich geregelten Gitterstruktur winziger Knochengrate, genannt Knochenbälkchen.

1866, als der Schweizer Ingenieur Karl Cullmann das Labor Meyers besuchte, zeigte ihm der Anatomist von Meyer ein Teil des Knochens, den er untersuchte. Cullmann bemerkte, dass die Knochenstruktur so entworfen wurde, um die Auswirkung des Ladegewichts und des Drucks zu reduzieren. Die Knochenbälkchen waren effektiv eine Reihe von Stollen und Klammern entlang der Drucklinien, die beim Stehen erzeugt werden. Als Mathematiker und Ingenieur übersetzte Cullman diesen Fund in eine nutzbare Theorie und dem Model, das letztendlich zum Design des Eiffelturms führte.
Wie im Schenkelknochen formen die Metallkurven des Eiffelturms ein Gitter aus Stahlstutzen und -gerüsten. Dank dieser Struktur kann der Turm dem Wiegen und Pendeln, das durch den Wind verursacht wird, widerstehen.100



Die Gitterstruktur, vom Knochen abgeschaut, wurde als eine elementare Basis in die heutige Konstruktionstechnik eingebaut. Es wird weniger Material benötigt, und steht für einen Gebäuderohbau, der sowohl stark als auch flexibel ist.


Viele Architekten und Konstruktioningenieure kopieren die interne Knochenstruktur, welche die Tragkraft von Lasten erhöht und enorme Stabilität mit sich bringt. Dächer können über große Bereiche gespannt werden, dank dem Einsatz von geriffelten Strukturen, ähnlich dem Knochenaufbau.

Das Design der Radiolaria als Model im Dome Design

Radiolarias und Diatome, Organismen die im Meer leben, sind virtuelle Kataloge idealer Lösungen architektonischer Probleme. In der Tat haben diese winzigen Kreaturen sehr viele groß angelegte architektonische Projekte inspiriert. Der U.S. Pavillon zur EXPO 1976 in Montreal ist ein Beispiel. Der Dome des Pavillons wurde von den Radiolarians inspiriert.101


Das Erdbebengeprüfte Design der Honigwabe


Die Konstruktion der Honigwabe bietet sehr viele wichtige Vorteile, einschließlich der Stabilität. Wenn die Bienen sich die Richtung im Bienenstock gegenzeitig durch den so genannten „Schütteltanz“ anzeigen, setzen sie Vibrationen los, die in einer Struktur von solch kleinen Dimensionen einem Erdbeben gleich kommen. Die Wände der Wabe absorbieren diese potentiell gefährlichen Vibrationen. Das Magazin Nature berichtete, dass Architekten diese erhabene Struktur für die Entwürfe Erdbebensicherer Gebäude zu nutzen. In dem Bericht war folgende Aussage von Jürgen Tautz von der Universität Würzburg in Deutschland enthalten:


Vibrationen in Nestern der Honigbiene sind wie kleinste Erdbeben, die durch die Bienen hervorgerufen werden, daher ist es interessant zu sehen, wie diese Struktur darauf reagiert… Das Verstehen des Umkehrschlusses könnte Architekten helfen vorherzusehen, welcher Teil eines Gebäudes besonders Erdbebenanfällig ist… Sie könnten diese Bereiche verstärken, oder sogar Schwachstellen in nicht kritische Bereiche einbringen, um die schadenden Vibrationen zu absorbieren.102

Wie all dies zeigt, sind die Waben, die die Bienen mit so einer fehlerlosen Präzision konstruieren ein Wunderwerk an Design. Diese Strukturen innerhalb der Wabe ebnen den Weg für Architekten und Wissenschaftler, gibt ihnen neue Ideen. Es ist kein Zufall, der es den Bienen ermöglicht, ihre Waben so perfekt zu konstruieren, wie Evolutionisten es behaupten, sondern Gott, der Herr unendlicher Macht und Weisheit, der ihnen diese Fähigkeiten gibt.


Architektonisches Design vom Spinnennetz abgeschaut


Einige Spinnen weben ihre Netze so, dass sie einem Tarnnetz, das über einem Busch liegt, ähneln. Das Netzt wird von gedehnten Fäden gehalten, die an den Busch angehangen sind. Dieses Lastentragende System lässt die Spinne ihr Netz weit spinnen, während es keine Abstriche bei der Stabilität machen muss.

Diese wunderbare Technik wird vom Menschen in vielen Strukturen eingesetzt, um weite Bereiche abzudecken. Einige dieser Strukturen sind das Pilgerterminal am Jeddah Flughafen, das Münchner Olympiastadion, das Sydney National Athletic Stadium, Zoos in München und Kanada, der Flughafen von Denver in Colorado, und das Schlumberger Cambridge Research Centre Gebäude in England.

Um diese Netzbauende Technik alleine zu erlernen, hätte jede Spinnenspezies einen langen Zeitraum an Ingenieurstraining hinter sich bringen müssen. Das steht natürlich außer Frage. Spinnen, die nicht über Lastentragendes oder architektonisches Design wissen, benehmen sich nur so, wie sie Gott inspiriert hat.



Münchner Zoo


Denver's Airport


. Das Münchner Olympia Stadiu


Jeddah Flughafen

 

97 “Biyonik, Dogayı Kopya Etmektir” (Bionics Copies Nature), Science et Vie, Übersetzer: Dr. Hanaslı Gur, Bilim ve Teknik (Science and Technology), TUBITAK Verlag, Juli 1985, S. 21.
98 Smithsonian National Zoological Park; http://www.fonz.org/zoogoer/zg1999/28(4)biomimetics.htm
99 David Attenborough, The Private Life Of Plants, Princeton University Press, 1995, S. 291.
100 Smithsonian National Zoological Park; http://www.fonz.org/zoogoer/zg1999/28(4)biomimetics.htm
101 “Biyonik, Dogayı Kopya Etmektir,” (Bionics Copies Nature) Science et Vie, Übersetzer: Dr. Hanaslı Gur, Bilim ve Teknik (Science and Technology), TUBITAK Verlag, Juli 1985, S. 21.
102 Erica Klarreich, “Good vibrations,” Nature Science Update, April 3, 2001.

 

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