Es sind Menschen wie Étienne-Jules Marey, die unsere Welt veränderten. Im 19. Jahrhundert führte der Mediziner, Biologe und Techniker eine Reihe von Versuchen durch - mit dem erklärten Ziel, das gesamte Spektrum menschlicher, tierischer und stofflicher Bewegung abzubilden und grafisch zu dokumentieren. Damit schuf der Franzose eine Forschungsgrundlage, die viele Entwicklungen in den Bereichen Medizin, Bewegung, Luftfahrt, Physiologie und dem Film erst ermöglichten.

Ein Mann mit ähnlichem Antrieb war der amerikanische Architekt, Erfinder und Schriftsteller Buckminster Fuller, der Schöpfer der sogenannten geodiätischen Kuppeln. Wiederholt nahm er sich die Natur zum Vorbild.

Im englischen Cornwall stehen futuristisch anmutende Gewächshäuser, die an Fullers Kuppeln erinnern: das Eden-Projekt von Michael Pawlyn. Der britische Architekt, der nun auch in der Ausstellung "BioInspiration" im Technischen Museum gewürdigt wird, schaut sich Formen und Lösungen aus der Natur ab und verwendet diese in seinen Designentwürfen. Der Brite konnte sich in seiner Jugend nicht entscheiden: Sollte er Architektur oder doch Biologie studieren? Später erkannte er, dass sich die beiden Disziplinen im Grunde sehr gut ergänzen: in einem Forschungsansatz, der oft als Bionik bezeichnet wird.

Der Deutsche Otto Lilienthal orientierte sich bei seinen Flugexperimenten an Vögeln. - © Othmar Anschütz, Public domain via Wikimedia Commons
Der Deutsche Otto Lilienthal orientierte sich bei seinen Flugexperimenten an Vögeln. - © Othmar Anschütz, Public domain via Wikimedia Commons

Die Bionik versucht eine Verbindung von Biologie und Technik. Die Natur wird dabei zu einem Vorbild für technologische Spitzenleistungen. Grundprinzipien aus der Natur werden zur Inspiration für neue Erfindungen. Im Vordergrund steht aber nicht das Kopieren der Natur, sondern die Erforschung ihrer Mechanismen und Eigenschaften: Was bietet uns die Biologie, dass uns als Menschheit weiterhelfen kann? Zu einem gewissen Grad orientieren wir uns seit jeher an der Natur. Als unsere Vorfahren Vögel beobachteten, wollten sie lernen zu fliegen. Oder sie sahen, wie die alten Römer, den Panzer einer Schildkröte und übernahmen dieses Prinzip kurzerhand für ihre Schutzschilder auf den antiken Schlachtfeldern. Fest steht: Ohne das genaue Beobachten unserer Umwelt und einen gewissen Neid auf die Fähigkeiten anderer Lebewesen wären viele Errungenschaften unserer Zivilisation undenkbar.

Vogelfrei und federleicht

Die Forschungsgeschichte der Luftfahrt ist auch eine der Bionik. Bereits im 17. Jahrhundert fragte sich der Physiker Giovanni Alfonso Borelli: Wie funktionieren Vögel als technische Systeme? Der deutsche Flugpionier Otto Lilienthal machte 1889 den Vogelflug zur Grundlage seiner Flugversuche. Jüngst machten sich Forscher auch eine weitere Fähigkeit unserer gefiederten Vorbilder zunutze: das Schwarmverhalten von Vögeln. Wie können sie in gigantischen Formationen fliegen und trotzdem nicht zusammenstoßen? Beim Fliegen orientieren sich Vögel nur an ihren Nachbarn und passen sich an deren Richtung und Tempo an. Ebendieses Verhalten übernimmt man bei der Entwicklung von autonomen Fahrzeugen - diese sollen das Schwarmverhalten imitieren.

Auch in der Architekturgeschichte hat die Biologie als Referenz eine lange Tradition. Die Ingenieure des Eiffelturms überlegten etwa, wie sie das immense Gewicht ihrer Konstruktion auf vier Beine verteilen konnten. Kurzerhand nahmen sie sich eine Besonderheit des menschlichen Oberschenkelknochens zum Vorbild. Der Eiffelturm funktioniert deswegen ähnlich wie der stärkste Knochen unseres Körpers.

Vor dem Hintergrund der großen Fragen unserer Zeit sieht der Londoner Architekt Pawlyn in der Bionik einen Weg zu einer nachhaltigeren Zukunft. Dem Design-Magazin Dezeen sagte er: "Die Natur ist Quelle einiger der besten Lösungen, die wir brauchen, um die Herausforderungen der Gegenwart anzugehen."

Eines der radikalsten Projekte von Pawlyn ist der Biorock-Pavillion. Die Idee: Wenn man eine Stahlstruktur in Meerwasser stellt und in diese elektrischen Strom leitet, würden sich daran 25 Millimeter Kalziumkarbonat im Jahr ablagern - und das im Meer gelöste Kalziumkarbonat gebunden. Bionik-Ansätze können deswegen auch ein Beitrag im Kampf gegen den Klimawandel sein.

Auch wenn die Bionik viele Lösungsansätze für die großen Herausforderungen unserer Zeit bietet, sei sie per se nicht nachhaltig, meint der Direktor des Technischen Museums Wien, Peter Aufreiter. In seinem Haus gastiert derzeit die Ausstellung "Bioinspiration". Ein Klettverschluss aus Kunststoff etwa sei zwar auch Bionik, aber nicht nachhaltig.

Das Ausstellungsprojekt ist Teil der internationalen Museumskooperation #Alliance4Science. Die in Spanien konzipierte Ausstellung zeigt besonders effiziente, nachhaltige oder anpassungsfähige Innovationen, die Lösungsansätze für Herausforderungen wie die Energiewende, die Klimakrise und den Umweltschutz zeigen.

Jugend und Innovation

Die Ausstellung "Bioinspiration" wird deshalb von zahlreichen Workshops begleitet. 60 Prozent der Museumsbesucher sind unter 19 Jahre alt. "Unser Anliegen ist es nicht nur, die Kinder und Jugendlichen durch die Ausstellung zu führen, sondern sie auch zu inspirieren und sie zum Nachdenken anregen. Außerdem sollen sie die Angst vor der Technik und dem MINT-Bereich verlieren", sagt Aufreiter.

Bei den Workshops versuche man, den jungen Menschen zu zeigen, dass Kreativität, vernetztes Denken und das Erkennen von Zusammenhängen heute in der Technik wichtiger sind als je zuvor. Auch ohne technisches Studium könne man in einem interdisziplinären Team die Zukunft der Technik mitgestalten.

Sollen die Erfinder der Zukunft dann nicht auch ein bisschen träumen dürfen - so wie ihre Vorfahren vom Vogelflug? Die aktuelle Ausstellung im technischen Museum zeigt: Lexikalisches Wissen allein hilft uns bei der Lösung heutiger Probleme zu wenig - erforderlich sind mehr als je zuvor kritisches Denken, Synthese, Analyse und vor allem eine große Begeisterungsfähigkeit.