Elektroökologie: Werden Roboter die Zukunft retten?

Der Begriff Elektroökologie ist im Vergleich zur weitaus bekannteren Elektrophysiologie noch wenig verbreitet und bekannt. Doch er könnte bald geläufig werden und den Schlüssel zur Rettung des Planeten Erde und seiner Ökosysteme enthalten, die zunehmend bedroht werden durch Umweltverschmutzung und abrupte Klimaveränderungen.

Doch worum geht es genau? Elektroökologie beruht auf der Nutzung elektrischer Felder durch Lebewesen wie Tiere und Pflanzen. Sie eröffnet eine Perspektive, die Forscher und Wissenschaftler begeistert hat. Künftig könnten Automaten, die lernen, mit diesen elektrischen Feldern umzugehen, ähnlich wie es bereits in der Natur und Pflanzenwelt geschieht, eine unschätzbare Hilfe dabei sein, die Umwelt zu schützen.

Elektroökologie entdecken

Elektroökologie beginnt mit der Beobachtung der Umwelt und der Frage, wie Pflanzen und Tiere mit elektrischen Feldern interagieren. Das ist keine Science-Fiction: Tatsächlich sind elektrische Felder überall um uns herum. Sehr viele Lebewesen, Tiere wie Pflanzen, können sie sowohl aussenden als auch wahrnehmen und sogar nutzen, ohne andere Werkzeuge als die Sinne, die ihnen die Natur gegeben hat. Fast schon “Superkräfte” für alle, die die empfindlichen Beziehungen nicht kennen, welche das Leben in einem natürlichen Ökosystem bestimmen.

Das gilt beispielsweise für Bienen. Bei der Bestäubung nutzen diese für das Überleben der Umwelt so wichtigen Insekten elektrostatische Wechselwirkungen. Diese können sich, wenn Bienen gemeinsam schwärmen, zu einem kollektiven elektrischen Feld mit sehr hoher Intensität verbinden. Diese Reaktion entsteht durch die Schwingungen der Bienenkörper und ist kein Selbstzweck. Einige Studien haben gezeigt, dass dieses elektrische Feld das Klima beeinflussen kann in dem Gebiet, in dem sich der Schwarm befindet, und so sein Überleben begünstigt. Auch Heuschrecken und Hummeln erzeugen elektrische Felder, während ihrer Wanderungen oder einfach beim Spielen.

Doch Elektroökologie beschränkt sich nicht auf die Tierwelt; auch Pflanzen können elektrische Energie nutzen, die beispielsweise durch Windböen entsteht. Blätter speichern Elektrizität aus Wind, Regentropfen oder Staubkörnern und Schwebteilchen. Mithilfe dieser Elektrizität können sie mit anderen Pflanzen, aber auch mit anderen Lebewesen kommunizieren.

Wenn sich die Robotik von Pflanzen und Tieren inspirieren lässt

Die Beobachtung dieser faszinierenden Disziplin, die von Forschenden bislang vernachlässigt wurde, brachte eine Gruppe von Wissenschaftlern am Institut für BioRobotik der Scuola Superiore Sant’Anna in Pisa auf eine Idee. Elektroökologie, so die Professoren Giulia Raffaele, Fabian Meder und Donato Romano, könnte die Robotik inspirieren und eine zentrale Rolle beim Schutz und Erhalt der Umwelt spielen, einem immer aktuelleren und dramatischeren Problem.

Durch Studien und Forschung zur Elektroökologie und ihrer Nutzung in der Natur könnten neue robotische Infrastrukturen entstehen, welche dieselben elektrischen Felder nutzen. Also Roboter, aber auch biohybride Plattformen, hoch entwickelte Sensoren der nächsten Generation und neue Lösungen zur Energiegewinnung aus der Umgebung.

Der Schlüssel des Projekts liegt darin, neue Roboter besser in die Umwelt und das Ökosystem einzubinden, um Schadstoffemissionen zu minimieren und neue Quellen “sauberer” Energie zu nutzen. Möglich wird das durch die unsichtbaren Ladungen an natürlichen Bioschnittstellen. Die von Pflanzen oder Tieren erzeugte Elektrizität ist derzeit noch nicht messbar, und dieses spannende Forschungsgebiet bietet noch viel Raum für Entdeckungen. Die Wissenschaftler von heute, vor allem aber von morgen, müssen die außergewöhnliche Chance nutzen, die ihnen die Forschung aus Pisa eröffnet hat.

Die Zukunft muss erst noch geschrieben werden. Doch vielleicht reicht ein Blick um uns herum, um zu erkennen, dass viele Ressourcen, die wir für das Überleben des Ökosystems der Erde brauchen könnten, bereits in der Natur vorhanden sind. Auf Beobachtung, Messungen und Untersuchung folgt dann die “virtuelle” Nachbildung.