Hoofdstuk 12

Wie was de eerste die het toepaste?

1. Wat zei een bioloog over menselijke uitvinders?

„IK HEB het vermoeden”, zei een bioloog, „dat wij niet zulke uitvinders zijn als wij wel denken; wij zijn alleen maar nabootsers.”¹ Het komt vaak voor dat menselijke uitvinders slechts nabootsen wat planten en dieren al duizenden jaren toepassen. Dit nabootsen van de levende natuur komt zo algemeen voor dat het een eigen naam heeft gekregen — bionica.

2. Welke vergelijking trok een andere geleerde tussen menselijke technieken en die van de natuur?

² Een andere geleerde zegt dat praktisch alle fundamentele terreinen van de menselijke technologie reeds „door levende organismen zijn opengelegd en benut . . . voordat  de menselijke geest de functies ervan leerde begrijpen en beheersen”. Het is interessant dat hij eraan toevoegt: „De menselijke technologie ligt op veel terreinen nog ver achter op de natuur.”²

3. Welke vragen dient men in gedachte te houden wanneer men voorbeelden van bionica beschouwt?

³ Lijkt het redelijk om te geloven dat deze ingewikkelde vermogens van allerlei planten en dieren, die menselijke uitvinders hebben geprobeerd na te bootsen, door louter toeval zijn ontstaan? En dat niet slechts eenmaal, maar vele malen, en bij levensvormen die geen verwantschap met elkaar hebben? Zou werkelijk louter toeval datgene hebben kunnen scheppen waar later zeer begaafde mensen voor nodig waren om het na te bootsen? Houd die vragen eens in gedachte wanneer u de volgende voorbeelden beschouwt:

4. (a) Hoe zorgen termieten voor air-conditioning in hun huis? (b) Welke vraag kunnen geleerden niet beantwoorden?

⁴ AIR-CONDITIONING. De moderne technologie zorgt in veel huizen voor koelte. Maar reeds lang daarvoor hielden termieten hun huis eveneens koel, en dat doen ze nog steeds. Hun nest bevindt zich in het centrum van een grote aardheuvel. Vandaar stijgt warme lucht op in een netwerk van luchtkanalen dicht onder het oppervlak. Gebruikte lucht diffundeert daar via de poreuze wanden naar buiten en er komt verse koele lucht naar binnen, die naar een luchtkamer onder in de heuvel daalt. Vandaar uit circuleert de lucht in het nest. Sommige nestheuvels hebben onderaan openingen waar verse lucht binnenkomt en waar bij warm weer water dat uit de grond wordt opgevoerd, verdampt en zo de lucht afkoelt. Hoe coördineren miljoenen blinde werkers hun krachtsinspanningen om zulke ingenieus ontworpen bouwsels te maken? De bioloog Lewis Thomas antwoordt: „Het duidelijke feit dat ze zo iets als een collectieve intelligentie vertonen, stelt ons voor een raadsel.”³

5-8. Wat hebben vliegtuigontwerpers geleerd van vogelvleugels?

⁵ VLIEGTUIGEN. Het ontwerp van vliegtuigvleugels is gestadig verbeterd doordat men vogelvleugels bestudeert. De welving van de vleugel van een vogel zorgt voor de draagkracht die nodig is om de omlaaggerichte zwaartekracht te overwinnen. Wanneer echter de voorrand van de vleugel te veel omhoogkomt, bestaat het gevaar van ’overtrekken’.  Om dit verlies van draagkracht te vermijden, heeft de vogel aan de voorrand van zijn vleugels een rij veren — „kleppen” — die omhoog gaan staan als de stand van de vleugel schuiner wordt (1, 2). Deze kleppen handhaven de draagkracht door te voorkomen dat de luchtstroom het contact met het vleugeloppervlak verliest.

⁶ Nog een hulpmiddel om turbulentie te beperken en te voorkomen dat de draagkracht wegvalt, is de duimvleugel (3), een klein plukje veren dat de vogel als een duim omhoog kan steken.

⁷ Bij zowel vogels als vliegtuigen ontstaan aan de vleugelpunten luchtwervelingen die de weerstand verhogen. Vogels gaan dit op twee manieren tegen. Sommige vogels, zoals gierzwaluwen en albatrossen, hebben lange slanke vleugels met smalle punten, en door deze vormgeving worden luchtwervelingen grotendeels vermeden. Andere vogels, zoals grote haviken en gieren, hebben brede vleugels die veel luchtwervelingen zouden veroorzaken, maar dit wordt vermeden wanneer de vogels de slagpennen aan hun vleugeluiteinden net als vingers uitspreiden. Hiermee veranderen ze deze stompe uiteinden in verscheidene smalle punten die de luchtwervelingen en de weerstand verminderen (4).

⁸ Vliegtuigontwerpers hebben vele van deze kenmerken overgenomen. De welving van de vleugels geeft draagkracht. Verschillende kleppen en uitsteeksels reguleren de luchtstroom of dienen als remmen. Bij sommige kleine vliegtuigen vermindert men de weerstand van de vleugelpunt door kleine vlakjes loodrecht op het vleugeloppervlak te monteren. Vliegtuigvleugels schieten echter nog steeds te kort vergeleken bij de technische wonderen die men in de vleugels van vogels aantreft.

9. Welke dieren en planten waren de mens vóór in het gebruik van antivries, en hoe doeltreffend werkt het?

⁹ ANTIVRIES. Mensen gebruiken glycol als antivries in de radiateur van hun auto, maar bepaalde microscopische planten gebruiken het in chemisch opzicht overeenkomstige glycerol om in antarctische meren niet te bevriezen. Het wordt ook aangetroffen in insekten die bij temperaturen van -20 graden Celsius in leven kunnen blijven. Er zijn vissen die zelf hun antivries produceren en daardoor in de ijzige wateren van Antarctica kunnen leven. Sommige  bomen overleven temperaturen van -40 graden Celsius doordat ze „zeer zuiver water [bevatten], zonder vuil- of stofdeeltjes waarop zich ijskristallen kunnen vormen”.⁴

10. Hoe maken en gebruiken bepaalde waterkevers aqualongen?

¹⁰ AQUALONG. Mensen binden een zuurstofcilinder op hun rug en blijven dan wel een uur onder water. Bepaalde waterkevers doen het eenvoudiger en blijven langer onder. Ze grijpen een luchtbel en duiken onder water. De luchtbel doet dienst als long. Ze neemt koolzuurgas van de kever op en diffundeert het in het water, en neemt zuurstof uit het water op voor gebruik door de kever.

11. Op welke schaal worden biologische klokken in de natuur gebruikt, en wat zijn enkele voorbeelden?

¹¹ KLOKKEN. Lang voordat mensen zonnewijzers gebruikten, hielden klokken in levende organismen nauwkeurig de tijd bij. Zo komen bij laagwater microscopische planten, diatomeeën genaamd, naar de oppervlakte van het natte zand op het strand. Wanneer het getij opkomt, verdwijnen de diatomeeën weer in het zand. Maar in zand in het laboratorium, waar geen eb en vloed is, zorgt hun klok ervoor dat ze nog steeds tegelijk met de getijden boven komen en weer verdwijnen. Wenkkrabben worden bij laagwater donkerder van kleur en komen dan naar buiten, en bij hoogwater worden ze bleker en trekken zich terug in hun schuilplaats. In het laboratorium, weg uit hun woongebied, worden ze nog steeds donkerder of lichter van kleur al naar gelang het eb of vloed is. Vogels kunnen navigeren aan de hand van de zon en de sterren, welke met het verstrijken van de tijd van positie veranderen. Ze moeten een ingebouwde klok hebben om de koerscorrecties aan te brengen die vanwege deze veranderingen noodzakelijk zijn (Jeremia 8:7). In uiteenlopende levensvormen, van microscopische planten tot mensen, tikken miljoenen interne klokken.

12. Wanneer begon de mens primitieve kompassen te gebruiken, maar hoe waren ze lang daarvoor reeds in gebruik?

¹² KOMPASSEN. In de 13de eeuw G.T. begonnen mensen gebruik te maken van een magnetische naald die in een kom met water dreef — een primitief kompas. Maar iets nieuws was dat niet. Bacteriën bezitten ketens van magnetietdeeltjes met precies de juiste afmetingen om een kompas te vormen. Deze leiden hen naar de omgeving waaraan ze de voorkeur geven. Magnetiet wordt in vele andere organismen aangetroffen — vogels, bijen, vlinders, dolfijnen,  weekdieren en andere. Experimenten hebben uitgewezen dat postduiven naar huis kunnen terugkeren doordat ze het magnetische veld van de aarde waarnemen, en men is het er thans algemeen over eens dat een van de manieren waarop trekvogels hun weg vinden, te maken heeft met een magnetisch kompas in hun kop.

13. (a) Hoe zijn mangroven in staat in zout water te leven? (b) Welke dieren kunnen zeewater drinken, en hoe dat zo?

¹³ ONTZOUTING. Mensen bouwen enorme fabrieken om zout uit zeewater te verwijderen. Mangroven hebben wortels die zeewater opzuigen, maar het filtreren door middel van membranen die het zout verwijderen. Eén mangrovesoort, Avicennia, heeft aan de onderzijde van de bladeren klieren die het overtollige zout afscheiden. Zeevogels, zoals meeuwen, pelikanen, aalscholvers, albatrossen en stormvogels, drinken zeewater en verwijderen door middel van klieren in hun kop het overtollige zout dat in hun bloed komt. Ook pinguïns, zeeschildpadden en zeeleguanen drinken zout water en verwijderen het overtollige zout.

14. Geef voorbeelden van dieren die elektriciteit opwekken.

¹⁴ ELEKTRICITEIT. Zo’n 500 variëteiten van elektrische vissen bezitten batterijen. De Afrikaanse siddermeerval kan een spanning van 350 volt opwekken. De reusachtige sidderrog in het noorden van de Atlantische Oceaan zendt stroomstoten uit van 50 ampère en 60 volt. Bij de Zuidamerikaanse sidderaal heeft men elektrische ontladingen van wel 886 volt gemeten. „Van elf verschillende vissenfamilies is bekend dat er soorten met elektrische organen in voorkomen”, zegt een scheikundige.⁵

15. Welke verschillende vormen van landbouw en veeteelt worden door dieren bedreven?

¹⁵ LANDBOUW EN VEETEELT. Al eeuwenlang houdt de mens zich bezig met het bewerken van de grond en het houden van vee. Maar reeds lang daarvoor hielden parasolmieren zich met tuinieren bezig. Ze maakten compost van bladeren en van hun uitwerpselen, en verbouwden daarin schimmels die hun tot voedsel dienden. Sommige mieren houden bladluizen als vee en melken ze, waarbij de bladluizen een suikerachtige honingdauw afscheiden, en bouwen zelfs schuurtjes om ze onderdak te geven. Oogstmieren slaan zaden op in ondergrondse graanschuren (Spreuken 6:6-8). Een kever snoeit mimosabomen. Fluithazen en marmotten maaien en drogen gras en slaan het als hooi op.

16. (a) Hoe broeden zeeschildpadden, sommige vogels, en kaaimannen hun eieren uit? (b) Waarom is de taak van het mannetje van de thermometervogel zo’n uitdaging, en hoe kwijt hij zich hiervan?

 ¹⁶ BROEDMACHINES. De mens maakt broedmachines om eieren uit te broeden, maar daarin is hij een laatkomer. Zeeschildpadden en sommige vogels leggen hun eieren in het warme zand om ze uit te laten komen. Andere vogels leggen hun eieren in de warme as van een vulkaan om te worden uitgebroed. Soms bedekken kaaimannen hun eieren met rottend plantaardig materiaal om warmte te ontwikkelen. Het mannetje van de thermometervogel is hierin echter een expert. Hij graaft een groot gat, vult het met plantaardig materiaal en bedekt dit met zand. De rottende planten verwarmen de broedhoop, het vrouwtje legt er gedurende meer dan zes maanden elke week een ei in, en al die tijd controleert het mannetje de temperatuur door zijn snavel in de broedhoop te steken. Door zand erbij te doen of weg te halen, houdt hij zijn broedmachine precies op 33 graden Celsius, zelfs bij weersomstandigheden die variëren van onder het vriespunt tot zeer heet.

17. Hoe maken de octopus en de pijlinktvis gebruik van straalaandrijving, en welke andere niet-verwante dieren doen dit ook?

¹⁷ STRAALAANDRIJVING. Wanneer u tegenwoordig per vliegtuig reist, gebeurt dat waarschijnlijk in een toestel met straalaandrijving. Vele dieren maken eveneens gebruik van straalaandrijving, en dat reeds duizenden jaren. Zowel de octopus als de pijlinktvis blinken hierin uit. Ze zuigen water in een speciale holte en persen het er vervolgens door middel van krachtige spieren weer uit, zodat ze zichzelf vooruitschieten. Straalaandrijving wordt ook gebruikt door de nautilus, de jacobsschelp, kwallen, de larven van de waterjuffer, en zelfs sommige in de oceaan levende planktonsoorten.

18. Wat zijn enkele van de vele planten en dieren die lichten hebben, en in welk opzicht zijn hun lichten doelmatiger dan die van de mens?

¹⁸ VERLICHTING. Aan Thomas Edison wordt de uitvinding van de elektrische lamp toegeschreven — die niet al te doelmatig is, want ze verliest energie in de vorm van warmte. Vuurvliegjes doen het beter met hun knipperlichtjes — ze produceren koud licht dat geen energie verloren laat gaan. Vele sponzen, schimmels, bacteriën en glimwormen gloeien fel. De Zuidamerikaanse Phrixothrix lijkt op een miniatuurtreintje zoals ze zich voortbeweegt  met haar rode „koplamp” en 11 paar witte of lichtgroene „raampjes”. Vele vissen hebben lichten — lantaarnvissen, zeeduivels en addervissen, om er enkele te noemen. Micro-organismen in de branding van de oceaan lichten met miljoenen tegelijk op en zorgen voor een vonkenregen.

19. Wie maakten lang vóór de mens papier, en hoe isoleert één papiermaker zijn huis?

¹⁹ PAPIER. De Egyptenaren maakten het reeds duizenden jaren geleden. Toch waren ze ver achter op wespen, plooiwespen en papierwespen. Deze gevleugelde werkers kauwen verweerd hout fijn en produceren aldus een grijsgekleurd papier om hun nest te bouwen. Papierwespen hangen hun grote ronde nest aan een boom. De buitenbekleding bestaat uit vele lagen stevig papier, gescheiden door blinde luchtruimten. Hierdoor wordt het nest net zo doeltreffend tegen hitte en kou geïsoleerd als door een veertig centimeter dikke stenen muur.

20. Hoe beweegt één soort bacterie zich voort, en wat hebben geleerden hierover gezegd?

²⁰ MOTOR. Microscopische bacteriën waren de mens duizenden jaren vóór met het vervaardigen van de motor. Eén bacterie heeft op haartjes gelijkende uitsteeksels die in elkaar zijn gedraaid tot een stijve spiraal, als een kurketrekker. Hij draait deze kurketrekker rond als de schroef van een schip en stuwt zichzelf voort. Hij kan zijn motor zelfs in z’n achteruit zetten! Hoe zijn motor werkt, begrijpt men echter niet helemaal. In één verslag wordt gezegd dat de bacterie snelheden kan bereiken die overeenkomen met bijna 50 kilometer per uur, en dat „de natuur in feite het wiel heeft uitgevonden”.⁶ Een andere onderzoeker komt tot de conclusie: „Een van de meest fantastische veronderstellingen in de biologie is werkelijkheid geworden: De natuur heeft inderdaad een motor voortgebracht, compleet met koppeling, as, lagers en transmissie.”⁷

21. Hoe maken verscheidene dieren, die totaal niet aan elkaar verwant zijn, gebruik van sonar?

²¹ SONAR. De sonar waarvan vleermuizen en dolfijnen gebruik maken, overtreft de menselijke nabootsing ervan. In een verduisterde kamer waarin dunne draden gespannen zijn, vliegen vleermuizen rond zonder ooit de draden te raken. Hun supersonische geluidssignalen weerkaatsen op deze draden en keren naar de vleermuis terug, die vervolgens van echopeiling gebruik maakt om ze te vermijden.  Bruinvissen en walvissen doen hetzelfde in het water. Guacharo’s of vetvogels maken gebruik van echopeiling wanneer ze de donkere grotten waarin ze hun slaapplaats hebben, uit- of ingaan, waarbij ze scherpe klikgeluiden maken om te weten waar ze zich bevinden.

22. Hoe wordt het principe van de ballasttank, waarvan men bij onderzeeërs gebruik maakt, door enkele verschillende, niet-verwante dieren toegepast?

²² ONDERZEEËRS. Voordat de mens ze uitvond, bestonden er al vele onderzeeërs. Microscopische radiolaria hebben oliedruppeltjes in hun protoplasma waarmee ze hun gewicht regelen en zich daardoor in de oceaan naar boven of naar beneden bewegen. Vissen diffunderen gas in of uit hun zwemblaas, waardoor ze hun drijfvermogen wijzigen. De nautilus heeft in zijn schelp kamers of drijftanks. Door de hoeveelheden water en gas in deze tanks te wijzigen, regelt hij zijn diepte. Het sepiabeen (de inwendige verkalkte schelp) van de zeekat bevat veel holten. Om zijn drijfvermogen te regelen, pompt dit octopusachtige dier water uit zijn skelet en laat gas de lege holten binnenkomen. Zo hebben de holten in het sepiabeen dezelfde functie als de watertanks in een onderzeeër.

23. Welke dieren maken gebruik van warmtegevoelige organen, en hoe nauwkeurig zijn deze?

²³ THERMOMETERS. Vanaf de 17de eeuw hebben mensen thermometers ontwikkeld, maar deze zijn primitief vergeleken met sommige thermometers die men in de natuur aantreft. De voelsprieten van een mug kunnen een temperatuurverandering van 1/500° Celsius waarnemen. Een ratelslang heeft openingen aan de zijkant van zijn kop, waarmee hij een temperatuurverandering van 1/1000° Celsius kan waarnemen. Een boa constrictor reageert in 35 milliseconden op een temperatuurverandering van een fractie van een graad. De snavels van de thermometervogel en de boskalkoen kunnen temperatuurverschillen van een halve graad Celsius al opmerken.

24. Aan welke uitspraak doen deze voorbeelden ons denken?

²⁴ Al dit nabootsen van dieren door de mens doet denken aan wat de bijbel heeft aangeraden: „Ondervraag slechts het vee: dit zal het u leren; de vogels uit de lucht: zij vertellen het u; of het kruipend gedierte op aarde: zij zullen het zeggen; de vissen der zee: zij lichten u in.” — Job 12:7, 8, Petrus-Canisiusvertaling.

[Studievragen]

[Inzet op blz. 152]

Het nabootsen van de levende natuur komt zo algemeen voor dat het een eigen naam heeft gekregen

[Diagram op blz. 153]

(Zie publicatie voor volledig gezette tekst)

Nest wordt koel gehouden door verdamping

Gebruikte lucht

Buitenlucht

Ondergronds water

[Diagram op blz. 154]

(Zie publicatie voor volledig gezette tekst)

1 2 3 4

1 2 3

[Illustratie op blz. 155]

Luchtbel

[Illustratie op blz. 159]

Dwarsdoorsnede van nautilus