Was ist biophiles Design?

Wie profitieren Menschen vom biophilen Design?

In den vergangenen 5.000 Jahren stellt der Aufstieg der großflächigen Landwirtschaft, der Fertigung, der Technologie, der industriellen Produktion, des Ingenieurwesens und des modernen urbanen Lebens nur ein kurzes Kapitel in der Menschheitsgeschichte dar. Trotz dieser Fortschritte haben sie die Vorteile eines Lebens im Einklang mit der natürlichen Umwelt nicht ersetzt. Ein Großteil unseres emotionalen Wohlbefindens, unserer Problemlösungsfähigkeit, unseres kritischen Denkens und unserer Kreativität stammt weiterhin aus Fähigkeiten und Instinkten, die durch tiefe Verbindungen zu natürlichen Systemen entwickelt wurden. Diese Verbindungen spielen nach wie vor eine entscheidende Rolle für unsere Gesundheit, Entwicklung und Produktivität (Kellert, 2015).

Biophiles Design bietet messbare Vorteile, indem es den Menschen wieder mit den natürlichen Mustern und Sinneserfahrungen verbindet, die unsere Evolution über Jahrtausende geprägt haben. Verwurzelt in unserer biologischen Affinität zur Natur, einem Konzept, das als Biophilie bekannt ist (Wilson, 1984), erkennt dieser Designansatz an, dass unsere kognitiven, emotionalen und physiologischen Systeme am besten auf Umgebungen abgestimmt sind, die jenen ähneln, in denen sich der Mensch entwickelt hat, wie Wälder, Savannen und andere natürliche Lebensräume (Kellert et al., 2008).

Wissenschaftliche Studien haben gezeigt, dass selbst ein minimaler Kontakt mit Naturelementen, wie Zugang zu Tageslicht, Ausblick auf Grünflächen, frische Luft oder taktile Interaktion mit organischen Materialien, das psychische Wohlbefinden deutlich steigern kann. Zu diesen Vorteilen zählen niedrigere Stresslevel, verbesserte Stimmung, größere Kreativität und gesteigerte kognitive Leistungsfähigkeit (Ulrich et al., 1991; Kaplan & Kaplan, 1989). Der Kontakt mit der Natur wird außerdem mit schnelleren Genesungsraten im Gesundheitswesen, besserer Konzentration in Bildungseinrichtungen und höherer Arbeitszufriedenheit am Arbeitsplatz in Verbindung gebracht (Terrapin Bright Green, 2012).

Aus Sicht der körperlichen Gesundheit fördern biophile Umgebungen eine bessere Luftqualität durch natürliche Belüftung, reduzieren die Lärmbelastung durch die Integration von Pflanzen und natürlichen Materialien und regen durch gut gestaltete Grünflächen zu mehr Bewegung an. Die Exposition gegenüber natürlichem Licht, insbesondere wenn sie mit dem zirkadianen Rhythmus im Einklang steht, verbessert die Schlafqualität und das allgemeine Wohlbefinden (Van den Berg et al., 2010).

Neben individuellen Vorteilen unterstützt biophiles Design auch die soziale Gesundheit, indem es ein Gefühl der Zugehörigkeit und Gemeinschaft fördert. Räume mit Naturelementen wie Innenhöfen, Promenaden und öffentlichen Gärten sind einladender und inklusiver und regen zu Interaktion, Zusammenarbeit und gemeinsamen Erlebnissen an (Beatley, 2011). Solche Umgebungen können stärkere Gemeinschaftsbindungen fördern und zu widerstandsfähigeren, sozial kohäsiven urbanen Strukturen beitragen.

Sechs Elemente des biophilen Designs

Biophiles Design ist ein evidenzbasierter Ansatz, der natürliche Elemente in gebaute Umgebungen integriert, um das menschliche Wohlbefinden zu fördern. Verwurzelt im Konzept der Biophilie – der angeborenen menschlichen Verbundenheit mit der Natur – hat sich diese Designphilosophie weiterentwickelt und umfasst verschiedene Rahmenwerke, die ihre Anwendung in Architektur und Stadtplanung leiten.

Eines der grundlegenden Rahmenwerke, entwickelt von Stephen R. Kellert, beschreibt sechs Kernelemente des biophilen Designs:
Umweltmerkmale: Einbindung natürlicher Elemente wie Licht, Luft, Wasser, Pflanzen und Naturmaterialien.

• Natürliche Formen und Gestalten: Verwendung biomorpher Formen, Fraktale und natürlicher Muster.
• Natürliche Muster und Prozesse: Integration von Merkmalen, die die Rhythmen, Veränderungen und sensorische Vielfalt der Natur widerspiegeln.
• Licht und Raum: Gestaltung mit natürlichem Licht, dynamischer Beleuchtung und räumlicher Vielfalt, um natürliche Erfahrungen hervorzurufen.
• Ortsbezogene Beziehungen: Schaffung von Räumen, die lokale Ökologie, Kultur und ein Zugehörigkeitsgefühl widerspiegeln.
• Entwickelte Mensch-Natur-Beziehungen: Anerkennung psychologischer Verbindungen zur Prospect-Refuge-Theorie, zu Furcht und Ehrfurcht sowie zu den regenerativen Vorteilen der Natur.

Neuere Studien haben diese Elemente weiterentwickelt und ihre Relevanz in zeitgenössischen Designpraktiken hervorgehoben. So betont beispielsweise ein Review von Wijesooriya et al. aus dem Jahr 2023 die Integration biophiler Designrahmen mit nachhaltigen Designkriterien und unterstreicht die Bedeutung der Ausrichtung biophiler Prinzipien an Umweltleistungsstandards.

Darüber hinaus zeigt die Forschung von Al Sayyed und Al-Azhari (2025) die physiologischen Vorteile biophiler Designelemente wie natürliches Licht und Belüftung bei der Reduzierung von Stress und der Steigerung des Komforts in Wohnumgebungen auf.

Diese Erkenntnisse unterstreichen die Bedeutung der Integration biophiler Elemente zur Förderung von Gesundheit und Wohlbefinden in gebauten Umgebungen.

Durch das Verständnis und die Anwendung dieser sechs Elemente können Designer und Pädagogen Räume schaffen, die Mensch-Natur-Verbindungen fördern und kognitive Funktionen, emotionales Wohlbefinden und die allgemeine Gesundheit unterstützen.

Biophil und Wohlbefinden:

Die Verbundenheit mit der Natur als angeborene menschliche Neigung ist die Theorie der Biophilie; Wilson popularisierte diesen Begriff im Jahr (1984). Kellert und Calabrese (2015) befürworteten die Praxis des biophilen Designs. Sie definierten es als einen Prozess, der eine nachhaltige Designstrategie bietet, die darauf abzielt, Menschen und Natur auf der Grundlage von drei Erfahrungen und vierundzwanzig Designattributen miteinander zu verbinden. Die Stärkung dieser Verbindung zur Natur reduziert Stress und verbessert Gesundheit und Wohlbefinden.

Da Menschen in der Regel mehr Zeit in Gebäuden als in Außenbereichen verbringen, ist die Umsetzung eines biophilen Innenraumkonzepts besonders wichtig. Dieses Thema wird jedoch noch erforscht, und die dazugehörige Literatur ist relativ begrenzt. Zugegeben, Prinzipien und Designprozesse sind offen für verschiedene Interpretationen, was zu Unklarheiten führt. „Während das Ziel des biophilen Designs klar ist, ist das Verständnis und die Anwendung weniger eindeutig“ (Vagal, 2020).

Biophiles Design berücksichtigt andere Lebensformen (Beatley, 2017) und funktioniert effizient in unterschiedlichen Kontexten (Orman, 2017). Es besteht aus direkten, indirekten und symbolischen Erfahrungen, die die Verbindung zwischen Mensch und Natur fördern (Bewza, 2012). Zu den Merkmalen gehören der Zugang zu verschiedenen Raumtypen mit unterschiedlichen räumlichen Qualitäten (Mangone et al., 2017), vielfältige Oberflächenstrukturen, Glas, Naturblick, natürliche Materialien, warme Farben (Spivack und Rogelberg, 2010), Pflanzen, natürliches Sonnenlicht, Belüftung, offene Räume und Fenster (Gray und Birrell, 2014).

Beispiel für biophiles Design:

Beteiligte MINT-Konzepte

Biophiles Design ist von Natur aus multidisziplinär und nutzt die Prozesse und Formen der Natur, um die gebaute Umwelt so zu verbessern, dass sie die menschliche Gesundheit, das ökologische Gleichgewicht und den ästhetischen Reichtum unterstützt. Die Integration von MINT-Bildung – Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik – in das biophile Design ermöglicht es Schülern, reale Fähigkeiten zu erforschen und anzuwenden, während sie sich mit Herausforderungen der Nachhaltigkeit und Umweltbewusstsein beschäftigen.

Jede MINT-Disziplin bietet eine einzigartige Perspektive, um naturinspirierte Lösungen zu verstehen und anzuwenden:

• Biologie vertieft unser Verständnis natürlicher Systeme, Ökosysteme und Biodiversität, was für die Gestaltung von Umgebungen, die harmonisch mit lebenden Organismen interagieren, unerlässlich ist.
• Physik hilft uns, das Verhalten natürlicher Kräfte wie Licht, Luftströmung und Energieübertragung zu erforschen, die alle den Umweltkomfort und die Effizienz beeinflussen.
• Mathematik liefert die Werkzeuge, um natürliche Muster wie Symmetrie, Fraktale und die Fibonacci-Folge zu erkennen und anzuwenden, die oft Form und Proportion im naturbasierten Design bestimmen.
• Technologie befähigt Lernende, mit innovativen Materialien und digitalen Werkzeugen wie Augmented Reality (AR) zu experimentieren, um nachhaltige, naturintegrierte Räume zu prototypisieren und zu visualisieren.

Durch diesen Ansatz erwerben Schüler praktische Erfahrungen in wissenschaftlicher Beobachtung, kritischem Denken, räumlichem Vorstellungsvermögen und ökologischer Kompetenz. Diese Verbindungen fördern die Entwicklung technischer Fähigkeiten und ein tieferes Verständnis für die Rolle der Natur bei der Lösung menschzentrierter Designherausforderungen und schlagen eine Brücke zwischen Bildung, Innovation und Nachhaltigkeit.
Neuere Studien betonen die Kraft des naturbasierten MINT-Lernens, Kreativität, Wohlbefinden und Umweltverantwortung bei jungen Lernenden zu fördern (z. B. Wijesooriya et al., 2023; Al Sayyed & Al-Azhari, 2025). Diese Erfahrungen werden noch immersiver und wirkungsvoller, wenn sie durch interaktive Technologien wie AR unterstützt werden.

Natürliche Systeme und Ökosysteme (Biologie)

Biophiles Design integriert natürliche Systeme und Ökosysteme in städtische Umgebungen, um das menschliche Wohlbefinden und das ökologische Gleichgewicht zu fördern. Urbane Räume können natürliche Lebensräume nachahmen, indem sie Gründächer, vertikale Gärten und Biodiversitätskorridore einbeziehen, was das Umweltgleichgewicht und psychologische Vorteile fördert.

Aktuelle Forschung hebt die Bedeutung der Biodiversität in städtischen Gebieten hervor. So diskutiert beispielsweise die Studie „Integration biophilen Designs: Förderung von Nachhaltigkeit und menschlichem Wohlbefinden in der modernen Architektur“, wie die Einbindung natürlicher Elemente in das architektonische Design die psychische Gesundheit und die ökologische Nachhaltigkeit verbessern kann.

Darüber hinaus können urbane Gebiete ein überraschend hohes Maß an Biodiversität beherbergen und einzigartige Ökosysteme auf verschiedenen Ebenen bieten. Urbane Natur bietet das Potenzial, notwendige ökologische Konnektivität über fragmentierte Landschaften hinweg zu schaffen, den ökologischen Fußabdruck pro Kopf zu verringern und klimaresiliente Ökosysteme zu fördern (https://www.nlc.org/article/2025/04/09/catalyzing-biodiversity-on-buildings/?utm_source=chatgpt.com ).

Die Umsetzung biophilen Designs, insbesondere in urbanisierten Gebieten, kann manchmal unbeabsichtigte negative Folgen für natürliche Ökosysteme haben. Daher sind sorgfältige Planung und Überlegung unerlässlich, um sicherzustellen, dass die Integration natürlicher Elemente in das response Design bestehende Ökosysteme unterstützt und stärkt, anstatt sie zu stören (Szewrański et al., 2024).

Die Einbindung natürlicher Systeme in das urbane Design kommt der Umwelt zugute und unterstützt die menschliche Gesundheit. Studien haben gezeigt, dass der Kontakt mit natürlichen Umgebungen Stress reduzieren, die kognitive Leistungsfähigkeit verbessern und die Produktivität am Arbeitsplatz steigern kann (Senthil & Jayalakshmi, 2025).

Studierende können die Wechselbeziehungen zwischen menschlicher und ökologischer Gesundheit wertschätzen, indem sie die Prinzipien natürlicher Systeme und Ökosysteme im urbanen Design verstehen und anwenden. Dieses Wissen befähigt sie, urbane Räume zu schaffen, die nicht nur nachhaltig, sondern auch dem Wohlbefinden aller Bewohner förderlich sind.

Licht und Belüftung (Physik)

Licht und Belüftung sind grundlegende physikalische Elemente im biophilen Design, die den menschlichen Komfort, die Gesundheit und die Produktivität direkt beeinflussen. Das Verständnis der Physik von natürlichem Licht und Luftströmung ermöglicht die Schaffung gebauter Umgebungen, die mit natürlichen Prozessen in Einklang stehen und so das Wohlbefinden der Nutzer sowie die ökologische Nachhaltigkeit fördern.

Naturlicht

Natürliches Licht, auch Tageslicht genannt, spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des menschlichen zirkadianen Rhythmus, der für die Aufrechterhaltung von Schlafmustern, Hormonhaushalt und allgemeiner Gesundheit unerlässlich ist. Die strategische Nutzung von Tageslicht in der Architektur beinhaltet die Berücksichtigung der Gebäudeausrichtung, der Platzierung von Fenstern und reflektierenden Oberflächen, um die Lichtdurchdringung zu maximieren und gleichzeitig Blendung und Wärmegewinn zu minimieren.

Aktuelle Forschungsergebnisse unterstreichen die Vorteile der Integration von natürlichem Licht in die Gebäudeplanung. So zeigte beispielsweise eine in Frontiers in Virtual Reality veröffentlichte Studie, dass Umgebungen mit biophilen Elementen, einschließlich natürlichem Licht, physiologische Stressindikatoren im Vergleich zu nicht-biophilen Umgebungen signifikant reduzierten (Al Sayyed & Al-Azhari, 2025).

Darüber hinaus können tageslichtabhängige Beleuchtungssteuerungssysteme die Abhängigkeit von künstlicher Beleuchtung verringern, Energie sparen und Treibhausgasemissionen reduzieren. Die Integration solcher Systeme erfordert ein Verständnis der Physik des Lichts, einschließlich seiner Intensität, Richtung und spektralen Eigenschaften. Für MINT-Lernende im Alter von 14–18 Jahren bietet die Erforschung der Physik des natürlichen Lichts praktische Möglichkeiten, Konzepte wie Lichtreflexion, Brechung und Energieeffizienz zu verstehen.

Geometrie und Muster in der Natur (Mathematik)

Geometrie und mathematische Muster sind grundlegend für das Verständnis der natürlichen Welt und spielen eine entscheidende Rolle im biophilen Design. Durch das Studium dieser Muster können Schülerinnen und Schüler Einblicke in die zugrunde liegenden Prinzipien gewinnen, die natürliche Formen bestimmen, und dieses Wissen nutzen, um harmonische und nachhaltige städtische Räume zu gestalten.

Fraktale und Selbstähnlichkeit

Fraktale sind komplexe geometrische Formen, die Selbstähnlichkeit aufweisen, was bedeutet, dass sie auf verschiedenen Skalen ähnlich aussehen. Diese Muster kommen häufig in Schneeflocken, Küstenlinien und Baumästen vor. Die Fraktalanalyse wird verwendet, um die Komplexität natürlicher Systeme zu verstehen, und findet Anwendung in Bereichen von der Ökologie bis zur Medizin.

Fibonacci-Folge und der Goldene Schnitt

Die Fibonacci-Folge und das damit verbundene goldene Verhältnis sind mathematische Konzepte, die häufig in der Natur vorkommen. Sie lassen sich in der Anordnung von Blättern an einem Stängel, im Muster der Samen einer Sonnenblume und in den Spiralschalen von Weichtieren beobachten. Das Verständnis dieser Muster hilft Schülerinnen und Schülern, die mathematische Ordnung zu schätzen, die den natürlichen Formen zugrunde liegt.

Symmetrie und Parkettierungen

Symmetrie ist ein häufiges Merkmal in natürlichen Organismen und trägt zu deren struktureller Stabilität und ästhetischer Anziehungskraft bei. Parkettierungen oder Fliesenmuster kommen ebenfalls in der Natur vor, zum Beispiel in den Wabenstrukturen von Bienenstöcken. Das Studium dieser Muster ermöglicht es Schülern, Konzepte von Ausgewogenheit und Wiederholung im Design zu erforschen.

Anwendungen im biophilen Design

Die Einbeziehung natürlicher geometrischer Muster in das urbane Design kann das ästhetische und psychologische Wohlbefinden der Bewohner steigern. Zum Beispiel können fraktale Muster in architektonischen Elementen Stress reduzieren und die kognitive Funktion verbessern. Das Verständnis und die Anwendung dieser mathematischen Prinzipien ermöglichen es Studierenden, Entwürfe zu schaffen, die mit natürlichen Formen in Einklang stehen und Nachhaltigkeit fördern.

Was sind nachhaltige Materialien?

Nachhaltige Materialien sind umweltfreundlich. Sie wachsen entweder schnell nach, sind recycelbar oder benötigen weniger Energie bei der Herstellung. Werden sie im biophilen Design verwendet, unterstützen diese Materialien zudem Gesundheit und Wohlbefinden.

Hier sind einige spannende Beispiele, die heute erforscht und eingesetzt werden:

• Bambus, Kork und Hanfbeton sind pflanzliche Materialien, die schnell wachsen und auf natürliche Weise Kohlendioxid aufnehmen. Sie benötigen weniger Verarbeitung als traditionelle Materialien wie Beton oder Kunststoff. Diese biobasierten Materialien können den CO₂-Fußabdruck von Gebäuden erheblich reduzieren (Mnasri et al., 2021).
• Myzel ist die Wurzelstruktur von Pilzen. Es kann zu Bausteinen oder Paneelen herangezogen werden. Dieses Material ist leicht, vollständig kompostierbar und benötigt keine chemische Verarbeitung. Es wird häufig in der grünen Architektur verwendet (Alaneme & Anaele, 2023).
• Biobeton ist eine spezielle Art von Beton, die ihre Risse mithilfe von Bakterien selbst heilt. Diese Bakterien produzieren eine natürliche Substanz, die den Riss verschließt, sobald Feuchtigkeit eindringt. Diese Innovation reduziert den Wartungsbedarf und verlängert die Lebensdauer von Gebäuden (Aytekin et al., 2024).
• Low-Emissivity (Low-E) Glas reflektiert Wärme, lässt aber natürliches Licht herein. Dieses Glas hilft, den Energieverbrauch für Heizung und Kühlung zu senken und bietet gleichzeitig Zugang zu Tageslicht, das in biophilen Räumen besonders wichtig ist (Elverici, 2024).

Der Einsatz dieser Materialien macht Städte nachhaltiger und unterstützt das wichtigste Ziel des biophilen Designs: unsere Verbindung zur Natur zu verbessern und gleichzeitig die Umwelt zu schützen.

Was ist Design Thinking?

Design Thinking ist ein kreativer Prozess, der Menschen dabei hilft, Lösungen für komplexe Probleme zu entwickeln. Es geht nicht nur darum, Dinge ansprechend zu gestalten, sondern darum, echte Bedürfnisse auf kluge und effektive Weise zu erfüllen.
Der Prozess umfasst fünf Schritte:

• Empathie – Verstehen, was Menschen brauchen.
• Definieren – Das Kernproblem identifizieren.
• Ideenfindung – Kreative Lösungen entwickeln.
• Prototyp – Ein Modell oder eine Testversion erstellen.
• Testen – Ausprobieren und anhand von Feedback verbessern.

Im biophilen Design könnte man Design Thinking nutzen, um Folgendes zu schaffen:

• Eine Parkbank aus lokalem Holz und Myzelium-Schaum.
• Einen Schulhof mit natürlichem Licht, Bäumen und sitzgelegenheiten in Blattform.
• Ein kleines Gewächshaus auf dem Dach, das Regenwasser sammelt.

Forschungen zeigen, dass der Einsatz von Design Thinking in Nachhaltigkeitsprojekten die Zusammenarbeit verbessert und praxisnahe Lösungen ermöglicht. Es wird bereits genutzt, um bedeutende Herausforderungen wie den Klimawandel, grüne Mobilität und umweltfreundliches Wohnen anzugehen (Leal Filho et al., 2024).