Nei sistemi naturali, le strutture ramificate degli alberi, delle reti di radici e dei sistemi vascolari sono ottimizzate per distribuire risorse come acqua, nutrienti ed energia con una resistenza minima. Gli urbanisti e i progettisti di infrastrutture si sono sempre più ispirati a questi schemi naturali per informare la progettazione delle reti di trasporto, dei percorsi pedonali e dei sistemi di utilità. Questi design biomimetici migliorano la connettività, riducono la congestione e consentono una distribuzione decentralizzata di energia e acqua, aumentando la resilienza e l’efficienza. Come sottolinea Badarnah (2017), i principi biomimetici derivati dai sistemi ramificati ecologici offrono strategie pratiche per adattare le città alle complesse esigenze ambientali e sociali, mantenendo al contempo l’armonia con il paesaggio naturale.
La biomimesi può essere applicata su tre livelli: forma, processo e sistema. Il livello della forma implica l’emulazione della funzione derivata dalla forma specifica di un organismo, di una sua parte o della sua produzione. Questo livello si concentra sulla morfologia presente in natura. Il livello di processo della biomimesi imita il comportamento o i processi produttivi di organismi o gruppi di organismi. Infine, la biomimesi a livello di sistema emula il funzionamento, i principi e le strategie degli ecosistemi (Jain et al., 2023). Nel contesto delle città, sistemi complessi composti da esseri umani, infrastrutture, contesto ambientale e
relazioni, gli ecosistemi rappresentano il livello di ispirazione più rilevante e adatto. Gli ecosistemi sono costituiti da elementi biotici, analoghi ai componenti costruiti di una città umana, e da elementi abiotici, che possono essere paragonati all’ambiente urbano e al contesto. Inoltre, gli ecosistemi comprendono le interazioni tra questi elementi. 

Madmar et al. (2023) hanno proposto un parallelo tra la composizione di un ecosistema e quella di un sistema urbano e il loro funzionamento nella Figura 1. Sebbene la biomimesi a livello di ecosistema possa incorporare la biomimesi a livello di forma e di processo, considera sistematicamente i benefici su scala più ampia. Questo approccio offre soluzioni più complete e adatte alle sfide sistematiche delle città. Le analogie passate tra l’organismo umano e i lavori attuali sul metabolismo urbano sono limitate e affrontano principalmente la questione del flusso urbano (Dicks et al., 2021).

Fig 1. Parallelo tra la composizione e il funzionamento di ecosistema e sistema urbano, Fonte: Dicks et al., 2021