Elastische Spannung?

Alle Lebewesen enthalten bewegliche Strukturelemente, die untereinander verspannt sind (so genanntes Tensegrity-Prinzip).

Tensegrity: elastisch, entspannt, energiegeladen (Bild: Jäger 2017)

Über den strukturgebenden Teilen spannt sich, zeltähnlich, eine äußere Membran auf. Einzelne (in sich unterschiedlich biegsame) Stabformen sind miteinander verbunden („integriert“). Sie berühren sich aber nicht direkt, sondern werden durch Spannung („tension“), von Membranen und Faserzügen, zusammengehalten.

Jedes Elemente ist so indirekt mit allen anderen Elementen des Ganzen verbunden (daher der Kunstbegriff: „Tens-e-grity“). Druck  oder Zug an einer Stelle des Ganzen wirkt sich dann sinnvoll auf alle beteiligten Anteile aus.

Tensegrity
Tensegrity-Prinzip im Zeltbau. Bild: Protobag-Zeltverleih

Lebende Körper sind Tensegrity-Strukturen.

Sehr unterschiedliche, komplexe, spiralig in sich verdrehte Körpergebilde verformen sich elastisch und flexibel, und passen sich so durch Bewegung an Herausforderungen an.

Tensegity-Figuren wurden zuerst in der Architektur beschrieben. Erst später fiel auf, dass die Tensegrity-Modelle den Innen-Skeleten von Zellen gleichen. Und schließlich: dass bei genauer Betrachtung alle lebenden Strukturen nach Tensegrity-Prinzipien aufgebaut sind.

Tensegrity ist ein grundlegendes Prinzip biologischer Systeme.

Lebende Organismen dürfen nur wenig Energie für den Erhalt ihrer inneren Struktur aufwenden. Daher neigen sie zur Bildung elastischer Formen, die leicht und ohne Aufwand an Umweltveränderungen angepasst werden können. Daher sind auch die leiterähnlichen DNS-Moleküle, die Chromosonem und alle Eiweißstrukturen nach dem Tensegrityprinzip aufgebaut.

In den Zellen sorgen elastisch-visköse, bindegewebige Mini-Fasern mit Verbindungen und Kontaktstellen dafür, dass alle Elemente mit allen verbunden bleiben und (auf Druck, Zug oder Wärme) gemeinsam reagieren.

Typischerweise sind die Anordnungen der Zuglinien in der Art von Spiralfedern (Helix) organisiert. Auch die Organe und Organverbindungen können als Spiralstrukturen beschrieben werden. Oder besser noch als mehrdimensional, da sie sich u.a. mit der Zeit verändern. Das gilt u.va. für Blutgefäße, Nervengeflechte, Luft- und Harnwege, Darm und natürlich für das gesamte Bewegungssystem.

tensegrity
Tensegrity-Prinzip:  Tensegriteit.nl

Betrachtet man eine sehr einfache Tensegrity-Struktur, wie das hier abgebildete Kleinkind-Spielzeug, wird klar, dass nur wenig Energie erzeugt werden könnte, wenn man an den inneren elastischen Elementen zerren würde. Auch mit einer Tensegrity-Struktur „gegen etwas“ zu schubsen, könnte nicht sehr energievoll sein.

Das Zusammenziehen einzelner elastischer Verbindungsfasern (Kontraktionen) dienen folglich in solchen Strukturen überwiegend dazu, das Gebilde zu verformen, anzupassen oder für eine Handlung vorzubereiten.

Wenn Energie gespeichert oder wirksam übertragen werden soll, müssen (durch Einwirkung auf das gesamte Gebilde) innere Fasern ausgezogen und andere entsprechend angepasst werden. Die Fasern selbst tun dann nichts, sondern sie werden passiv mit Energie geladen, die sie im Loslassen elastisch wieder abgegeben können. Im Prinzip funktionieren sie wie eine Bogensehne, die nach Auf-Dehnung (in der dem Ziel entgegengesetzten Richtung) und anschließendem Entspannen der Finger, den Pfeil vorschießen lassen. Eine Arm-Kontraktion „um den Pfeil gegen das Ziel zu schieben“, wäre viel weniger wirksam.

Gerade unter Belastung: Entspannung in eine elastische Struktur

Paradoxerweise werden bei Sport und Fitness trotzdem überwiegend (kontrahierend) äußere Muskeln angespannt: z.B. bei so genanntem Krafttraining). Sinnvoller, und auch wirksamer, wäre es, innere Strukturen (insbesondere an ihren Übergängen zwischen Fasern und Knochen)  zu verdrillen, und so die Verbindungselemente in ihrer Gesamt-Funktion zu kräftigen.

Solche (innerlich spürbaren) Bewegungen sind für viele ungewöhnlich, aber hochwirksam und zugleich schonend für die Körperfunktionen.

Mehr

Kampfkunst (Belastung elastisch zurückfedern)

Literatur

Web & Links

Autor: Helmut Jäger