Botanische Grundlagen der Baubotanik und deren Anwendung im Entwurf

Abstract

Der Grundgedanke der Baubotanik ist, Bauwerke durch das Zusammenwirken technischen Fügens und pflanzlichen Wachsens entstehen zu lassen, indem Pflanzen als lebende Konstruktionselemente eingesetzt und derart mit nicht-lebenden Bauteilen verbunden werden, dass sie zu einer pflanzlich-technischen Verbundstruktur verwachsen. Eine solche Vorgehensweise scheint nur dann erfolgversprechend zu sein, wenn dieser Ansatz systematisch als eine auf botanischen Grundlagen basierende Bauweise entwickelt wird und wenn die Wachstumsregeln der Botanik zu elementaren Regeln des Konstruierens und Entwerfens werden. Beiden Ansprüchen – der Entwicklung baubotanischer Bautechniken und der Erarbeitung einer botanischen Grundlage für das Entwerfen – stellt sich die vorliegende Arbeit. Die mit diesem Ziel durchgeführten Untersuchungen und Entwicklungen sind in drei Kapitel untergliedert, denen eine kurze historische Betrachtung vorangestellt ist. Diese zeigt auf, dass die Baubotanik an vielfältige Traditionen pflanzlicher Architektur anknüpft, bei der lebende Bauten durch das Schneiden, Formen und Verbinden von Trieben bzw. Wurzeln gebildet werden. Als Beispiele können hier die lebenden Brücken der Khasi in Ostindien und die mittelalterlichen Tanzlinden genannt werden. Auch in der jüngeren Vergangenheit hat es an Ideen, Visionen und Projekten, Bauwerke aus lebenden Bäumen zu bilden, nicht gefehlt. Diese lassen jedoch zumeist eine systematische Aufarbeitung des botanischen und gartenbauwissenschaftlichen Stands der Forschung und Technik missen und schätzen daher die Möglichkeiten und Grenzen pflanzlichen Wachstums häufig falsch ein. Mit der vorliegenden Arbeit wird versucht, diese Lücke zu schließen, und biomechanische bzw. pflanzenphysiologische Erkenntnisse und gartenbauliche Techniken gezielt zu nutzen, um die Möglichkeiten und Grenzen des Konstruierens mit lebenden Pflanzen systematisch zu entwickeln. Ziel der im Rahmen der vorliegenden Arbeit durchgeführten Untersuchungen und Experimente war es, Schlüsseltechniken, Methoden und Verfahren zu erarbeiten, die die Realisierung baubotanischer Bauten in der Dimension ausgewachsener Bäume ermöglichen. Dazu wurde in Anzuchtversuchen und biomechanischen Experimenten untersucht, wie Pflanzen für die baubotanische Verwendung produziert werden können, und wie deren biomechanische und morphologische Eigenschaften durch die Steuerung von Wachstumsfaktoren beeinflusst werden können. Parallel wurden anhand von Verwachsungsversuchen sowohl für baubotanische Zwecke geeignete Verbindungstechniken entwickelt als auch unterschiedliche Baumarten bezüglich ihrer Verwachsungseigenschaften untersucht. Neben diesen Techniken und praktischen Verfahren, die notwendige Voraussetzungen für die Realisierung baubotanischer Bauten schaffen, gilt es jedoch auch, Entwurfsmethoden zu entwickeln, die gewährleisten, dass die künstlich gebildeten Pflanzenstrukturen langfristig (über)lebensfähig sind und die beabsichtigte Zielsetzung mit der tatsächlich eintretenden Entwicklung übereinstimmt. Dieser Aspekt wurde anhand des Entwurfs und der Realisierung eines prototypischen Bauwerks, des Projekts baubotanischer Turm, untersucht. Dabei wurde zum einen versucht, auf botanischen Wachstumsregeln basierende Entwurfsregeln zu erarbeiten, zum anderen sollte das Projekt aber auch dazu dienen, die prinzipielle Machbarkeit der Pflanzenaddition zu demonstrieren. Dabei handelt es sich um ein vom Wachstumsmuster semi-epiphytisch wachsender Würgefeigen abgeleitetes Verfahren, bei dem aus einer Vielzahl junger Pflanzen durch Verwachsungen ein einziger pflanzlicher Organismus gebildet wird.

The basic idea of Baubotanik(1) is to create buildings by combining technical joining and vegetal growth. Plants are being used as a living construction material and are connected with non-living building elements. In this way they merge into a vegetal-technical compound structure. This approach seems to be promising only if developed as a holistic building technique. That is to set construction and design of Baubotanik buildings on the base of botanical fundamentals and rules of growth. The present work is dealing with both objectives: Developing Baubotanik building techniques and compiling a botanical base for design. The examinations carried out with this aim are grouped in three main chapters that are commenced by brief historical reflections. These reviews show that the Baubotanik approach ties in with various traditions of vegetal architecture, which produces living buildings by pruning, bending and connecting branches or roots of trees. For instance the living bridges of the Khasi people in East India and the medieval dance lime trees can be mentioned here. More recently several ideas, visions and projects addressing buildings made of living trees have emerged and widely discussed. Mostly, these approaches seem to lack of a systematic survey considering the current state of research and technology in botanical and horticultural sciences. Therefore, potentials and challenges of vegetal growth are often being misjudged. One aim of the present work is to close this gap of knowledge and to use biomechanical and plant physiological findings and state of the art horticultural techniques to explore the possibilities and limitations of living plant constructions. The main aim of the examinations and experiments carried out in the present work was to develop key techniques, methods and practices that allow the realization of Baubotanik buildings in the dimension of fully grown trees. Thereto in cultivation tests and biomechanical experiments it was investigated how plants can be produced for Baubotanik purposes and how their biomechanical and morphological properties can be controlled by altering growth factors. In parallel investigations concerning the inosculation(2) of plant stems Baubotanik joining techniques were developed and the inosculation talents of different tree species were examined. Beside these techniques and practices that are necessary precondition to realize Baubotanik buildings, it is essential to develop design methods making sure that the artificially created plant structures can survive on a long-term basis and that the predicated developmental aims coincide with the actual development. This aspect was further explored within the project Baubotanik tower by designing and realizing a prototypical building. The attempt in doing so was to work out botanically based design rules and to demonstrate the principal feasibility of plant addition. The procedure of plant addition is derived from growth patterns of semi-epiphytically growing strangler fig trees. Its characteristic feature is that plenty of young plants are joined by inosculation techniques to create one single organism.

Notes: (1) Baubotanik is a German neologism created at the Institute of Architectural Theory and Design (University of Stuttgart). It may be translated as “living plant constructions”. (2) Inosculation is a technical term that can be paraphrased as “natural grafting”.