Nazaj k naravi

Nekako se nam je uspelo spraviti na pozicijo, kjer razumemo, da moramo ravnati odgovorno, ker je narava odvisna od nas. Kar malo smo pozabili, kako zelo je odnos obojestranski, kako zelo smo tudi sami odvisni od narave. V zadnjih časih smo sicer dobili nekaj »opomnikov«, ki razgaljajo resnično razmerje moči med nami in naravo. 

Še posebej ob trenutni nestabilnosti naravnih sistemov se bolj zavedamo, kako čudežen je red, ki vlada v njej. Res je sicer, da je imela narava več milijonov let časa za preizkušanje, kaj deluje in kaj ne, a kljub temu. Osupljivo je, kako so vse stvari povezane in soodvisne, kako vsak, še tako majhen člen igra nepogrešljivo vlogo. Nekaj pomirjujočega je v tem, da živimo v sistemu, kjer vse deluje samo od sebe (če se seveda ne vmešavamo preveč). Zato je že nekaj časa priljubljen trend vračanja k naravi. Skozi ta proces se želimo spet povezati z njo, nekako izbrisati prej omenjeni rez, ki smo ga potegnili med nami in njo. Poskusili smo biti veliki in vsemogočni, stvari so se sfižile in zdaj se z repom med nogami vračamo in upamo, da jo bomo odnesli brez kazni. Ne reče se naravi zastonj Mati (narava).

A lekcija iz ponižnosti še zdaleč ni edina, ki smo jo dobili od svoje največje mame. V resnici smo od nje prekopirali marsikaj, kar nas ima danes velika večina za produkt človeške inteligence. Pa da ne bomo prestrogi, tudi za kopiranje je treba nekaj inteligence, a izvirne rešitve so na relaciji človek–narava vsekakor na strani te druge. Pogosto so naravne različice iste reči celo bolj sofisticirane kot tiste izpod človeških rok. Poglejmo torej nekaj naravnih virov navdiha, ki so poleg dušnega miru prinesli tudi čisto konkretne rezultate.

Težnost

Znanstveniki in izumitelji že od davnih časov preučujejo naravne procese in pojave ter iz tega razvijajo osupljive tehnologije in izume. Če smo čisto natančni, težnost samo je in se je lahko zavedamo in jo razumemo ali pač ne. V tem smislu ne gre ravno za nekaj, kar smo vzeli iz narave in »izumili« na novo. V današnji elitni družbi iznajdb se je znašla, ker je zgodba o Isaacu Newtonu in jablani nekakšen prototip znanstvenika, ki mu narava pokaže pot. Newton je splošni gravitacijski zakon ali zakon težnosti predstavil leta 1687, a incident z jabolkom se je zgodil že leta 1666, ko je »sedel pod jablano« in mu je »na glavo padlo jabolko«. 

V resnici menda ni bilo čisto tako. Res je videl pasti jabolko, a mu ni padlo na glavo, niti se to ni zgodilo v sedečem položaju. Resnični razlog, da se je znašel v sadovnjaku svojega očeta, nam je danes bliže, kot bi si mislili: mladi Newton je moral zaradi izbruha kuge prekiniti študij na univerzi in se iz Cambridgea začasno preseliti v domačo izolacijo. Kakorkoli, res je, da so ga ravno jabolka spodbudila k razmišljanju, zakaj vse na Zemlji pada navzdol, ne postrani ali celo navzgor. 

Ježki

Na vprašanje, za kateri izum je ideja prišla iz narave, bi marsikdo odgovoril, da za Velcro ali po domače ježke. Zgodba o njihovem nastanku je že del popularne kulture, verjetno tudi zato, ker ježke pač vsi uporabljamo. Navdih zanje so dali naravni »ježki«, oleseneli cvetovi repinca, grma iz rodu nebinovk. Saj veste, to so tisti, ki se primejo vsakega oblačila, še raje pa se zapletejo v pasjo dlako, da prijetnemu izletu v naravi sledi dolgotrajno cukanje in puljenje, ko pridemo domov. Zoprno opravilo. A za razliko od večine, ki ob njem le nerga, je švicarski inženir George de Mestral koške repinca pogledal pod mikroskopom. Očitno mu je šlo na živce, da ne razume, zakaj se presnete stvari tako dobro držijo – in ravno ta (sploh za bližnje) tečna vztrajnost, da je treba vse vedeti in vse razumeti, verjetno loči genialce od povprečnežev. 

Pod mikroskopom je odkril gosto posejane izrastke s kaveljčki. Kot vse v naravi imajo seveda tudi oni svojo nalogo in smisel. V cvetovih se namreč skrivajo semena, in ko se oprimejo dlake in se živali začnejo praskati, da bi se znebile »priveskov«, jih strejo in semena popadajo na nova plodna tla. De Mestralu je ta naravna rešitev dala idejo za nov sistem zapiranja z dvema trakovoma – eden je prekrit z na tisoče drobnimi kaveljčki, drugi pa z ravno toliko drobnimi zankami. Velcro, kot je poimenoval izum, se zlahka zapira in odpira, od nastanka leta 1948 je zamenjal gumbe, zadrge in vezalke na čevljih, jaknah, nahrbtnikih, najdemo ga na igračah, v avtomobilih, zdravstvenih domovih, celo na vesoljskih raketah.

Vzmet

Učinkovitost in prilagodljivost bioloških sistemov sega vse od kompleksne strukture pajkove mreže do vzmeti. Zgodovina vzmeti sega daleč v preteklost, naši davni predniki so jih uporabljali v preprostih napravah, kot so zaklepi in katapulti. Grki in Rimljani so že imeli bronaste in železne vzmeti, 15. stoletje je prineslo ure z vzmetjo za navijanje, industrijska revolucija pa je vzmeti posejala v stroje, transport in tovarne, konec devetnajstega stoletja je na oder stopilo vzmetno jeklo in danes vzmeti uporabljamo praktično povsod, od vsakdanjih predmetov, kot so računalniške tipkovnice in vzmetnice, kuliji in kljuke, do vesoljske letalske tehnologije. 

In vendar je narava že zdavnaj pred nami vzmeti izumila za potrebe kengurujev in drugih poskočnih živali. Tetive v njihovih nogah delujejo natanko tako, ob doskoku se pokrčijo in nato sprostijo kot vzmet, kar kenguruja požene v zrak. Niso pa tetive kengurujev le predhodnik vzmeti – v njihovi domovini Avstraliji jih uporabljajo kot priboljške za pse. Menda so odlične, ker nimajo neprijetnega vonja, dolga vlakna delujejo kot zobne nitke in tako skrbijo za ustno higieno, obilica kolagena pa zagotavlja bleščečo dlako in predvsem pri starejših psih ohranja zdrave sklepe. Ni čudno, da veljajo za kaviar med priboljški za pse.

Vzvod

Čudesa narave so navdihovala že inženirje iz kamene dobe, okrog leta 5000 pr. n. št. Takrat so ljudje težka bremena dvigovali z lesenimi vzvodi. Najstarejše arheološke dokaze zanje so našli v Mezopotamiji in starem Egiptu, med drugim so jih uporabljali pri gradnji piramid. Princip delovanja vzvoda je okrog leta 260 pr. n. št. na papir spravil grški matematik Arhimed. Tako kot vzmet so tudi vzvodi danes povsod, čeprav se večinoma z njimi ukvarjamo samo takrat, ko pridejo na vrsto pri osnovnošolski fiziki. Nevede jih uporabljamo pri rezanju s škarjami, odpiranju vinskih steklenic, pometanju in kidanju snega. Neodvisno od nas jih uporabljajo tudi živali, na primer človeku podobne opice, ki s paličicami odpirajo sadeže, ali vidre, ki s kamni odpirajo školjke, ali celo nekatere ptice, ki kot vzvod uporabljajo lasten kljun. Tudi v človeški telesni zgradbi ne manjka vzvodov, od rok in nog do čeljusti. 

Plavutke

Včasih ni treba veliko, le opazovati naravo in direktno zapakirati njene ideje v kovček za na morje. Eden takšnih primerov so race oziroma plavalna kožica na njihovih nožicah. Plavutke nimajo le enega »očeta«, a patentiral jih je Owen Churchill leta 1940. Precej pred njim, v drugi polovici 18. stoletja, je šele enajstletni plavalec Benjamin Franklin izdelal lesene »plavuti«, ki pa so se bolje obnesle na rokah kot na nogah. Plavuti v vodi delujejo kot vesla in omogočajo hitrejše plavanje oziroma potapljanje in učinkovitejše spreminjanje smeri, s tem pa tudi manjšo porabo kisika.

Podmornica

Vodne živali so polne izjemnih lastnosti, ki so navdihnile številne izume, celo podmornico. Tudi pri podmornici bi težko rekli, da si jo je izmislil en sam človek, najdemo jo med načrti Leonarda da Vincija, prvo pravo sodobno podmornico pa je razvil John Philip Holland. Za idejnega očeta podmornice sicer velja Jules Verne, ki je leta 1870 v knjigi 20.000 milj pod morjem kapitanu Nemu sestavil znanstvenofantastični prevoz v obliki Navtilusa, a prva ne-domišljijska podmornica je v resnici nastala še prej. Prvo delujočo podmornico je namreč že leta 1620 zgradil nizozemski inženir in izumitelj Cornelis Drebbel. Menda naj bi še pred njim, približno leta 332 pr. n. št., v velikem steklenem sodu pod vodo spustili Aleksandra Velikega, da je lahko opazoval ribe. Čeprav je šlo prej za potapljaški zvon kot za pravo podmornico, gre vseeno za prvo omembo koncepta. Naj je zgodba resnična ali le legenda, vsekakor kaže, da so ljudje o podvodnih vozilih razmišljali že pred našim štetjem. Od takrat je tehnologija že močno napredovala, a znanstveniki se strinjajo, da je na idejo in razvoj podmornice vplivalo preučevanje kitov. Tako tudi sama oblika podmornice spominja na trup kita, oba za navigacijo uporabljata zvok, kar nas pripelje do naslednjega naravnega izuma, sonarja.

Sonar

Netopirji in zobati kiti, tudi delfini, se orientirajo in iščejo hrano z uporabo eholokacije. To pomeni, da oddajajo ultrazvočne klice, ki se odbijejo od predmetov v okolici, žival pa nato s poslušanjem odmevov razbere položaj in obliko predmeta. Ta tehnika je pripeljala do razvoja sonarja, tehnologije za zaznavanje predmetov pod vodo. Zelo prav pride znanstvenikom pri podvodnih raziskavah pa tudi vzdrževalcem pri iskanju poškodb naftovodov in plinovodov. Poleg sonarja je ta pojav botroval tudi razvoju robotov, ki se s pomočjo senzorjev premikajo po prostoru, in celo tehnološkim inovacijam za slepe – takšen primer je UltraCane, bela palica, ki začne vibrirati, ko se čemu preveč približa.

Škripec

Tako kot vzvod so tudi prve škripce arheologi našli v Mezopotamiji in Egiptu, kjer ležijo že od leta 1500 pr. n. št. In tako kot vzvod je tudi sistem škripcev v 3. stoletju pr. n. št. razvijal Arhimed. Osnovna ideja škripca je omogočiti lažje dvigovanje težkih bremen. Škripci premikajo dvigala in gradijo stolpnice, nepogrešljivi so v transportu, kmetijstvu in še marsikje, včasih smo z njimi vlekli vodo iz vodnjaka, danes z njimi dvigamo zastave. A še pred nami so to tehniko razvili nekateri pajki, ki z nitjo ali zanko dvigajo precej težji plen od sebe, celo manjše kuščarje ali sesalce. 

Gre za pajke krogličarje (Theridiidae), raznoliko družino z navadno vzorčastim zadkom. Pletejo zelo različne mreže, od tridimenzionalnih kaotičnih spredkov za lov letečih žuželk do enostavnih mrež iz le nekaj niti. Nekateri krogličarji pritrdijo lovilne niti na podlago in nanje izločijo lepljive kapljice, najzanimivejši v tem primeru pa so tisti krogličarji, ki svilene niti uporabljajo kot škripce.

Črpalka

Za nas najpomembnejša črpalka je gotovo srce, a tudi v svoji okolici jih imamo kar nekaj. Od batnih, membranskih, zobniških, cevnih, krilnih do centrifugalnih, brez njih si ne predstavljamo vodovodne oskrbe, natakanja goriva v avto, pranja perila, namakanja polj, klimatiziranja prostorov … 

V naravi so črpalke specializirani organi za premikanje tekočin. Poleg krvi, ki jo pri živalih poganja že omenjeno srce, nas navdušujejo tudi črpalke lignjev in hobotnic, ki jim pomagajo izdihovati, izločati, izlegati jajčeca, spuščati črnilo in plavati. Podoben sistem za premikanje uporabljajo tudi meduze. Težko bi rekli, da so črpalke, ki jih razvijamo ljudje, neposredna kopija tistih v živalskem svetu, a je bila tudi tokrat narava daleč pred nami.

Ventilacija

Arhitektura se rada zgleduje po naravi, malo iz praktičnosti, malo tudi zato, ker vsake toliko pride obdobje, ko je to pač v modi. Med osupljive naravne zgradbe vsekakor sodijo termitnjaki, ki so tako dobro prezračeni, da njihovi prebivalci preživijo tudi v vroči Afriki (kjer živi kar 1000 različnih vrst). Termiti s številnimi režami in prezračevalnimi luknjami dosežejo, da je termitnjak na zunanji strani zelo vroč, notranja temperatura pa ostaja zmerna.

Njihov gradbeni pristop so dobesedno prekopirali nekateri arhitekti, med njimi Mick Pearce, velik zagovornik pasivne gradnje in principov biomimikrije. Tako je v Harareju, glavnem mestu Zimbabveja, zgradil nakupovalni center Eastgate, ki uporablja enak sistem hlajenja kot termitnjaki. S tem je porabo energije znižal za devetdeset odstotkov.

Šinkansen

Japonski hitri vlak je zaslovel zaradi svoje aerodinamične oblike, ki je močno omejila hrup, ki ga pri hitrosti 150 km/h zganja vlak ob vstopu in izstopu iz predorov. Navdih za njegovo obliko je bil kljun vodomca, ptice, ki se med lovljenjem rib požene v vodo brez pljuska. Posebna oblika vlaka ne povzroča le manj vibracij, ampak tudi 10 odstotkov večjo hitrost ob 15 odstotkov manjši porabi elektrike. Kljunasti nos zmanjša zračni upor, zato so podoben pristop začeli uporabljati tudi pri nekaterih letalih. 

Ptice so tudi sicer neizčrpen vir navdiha. Dolgo že občudujemo njihove žive barve in znanstveni pogled je odkril, da so zanje krive nanostrukture v perju. Zdaj inženirji tako razvijajo izjemno vzdržljive barve s prav takšno strukturo. Ne smemo pozabiti tudi na čelade (kolesarske in druge), ki posnemajo lobanjsko strukturo žoln – da jih ob vsem kljuvanju dreves ne boli glava, kljun in lobanja teh ptic izjemno učinkovito absorbirata udarce. To dosežejo z večplastno strukturo, s trdimi in mehkimi plastmi; tako kot v čeladah prve skrbijo za zaščito, druge pa za blaženje.

Seznam je še dolg, od prestav, matic, kavljev in zglobov do mačjih oči, lepilnega traku, vakuumskih priseskov, samočistilne barve in sončnih panelov. Biomimikrija ali iskanje rešitev v naravi ni le smiselno, ampak tudi navdušujoče in vseprisotno. Po naravi lahko posnemamo obliko, kot pri vlaku šinkansen, lahko posnemamo proces, kot nekateri fotodetektorji posnemajo fotosintezo, lahko posnemamo ekosisteme in kot termiti gradijo svoj dom, mi gradimo sodobna, na naravnih načelih zasnovana mesta. Do danes je biomimikrija botrovala nešteto inovacijam in vse kaže, da bo narava tudi v prihodnosti ostala neusahljiv vir rešitev in idej.

Članek je bil objavljen v reviji Gea

Gea spodbuja dejaven življenjski slog in vseživljenjsko radovednost ter navdušuje z aktualnimi raznolikimi temami o dogajanju okrog nas.

Več o reviji Gea >