Архитектурная бионика

138

Архитектурная бионика РЕГУЛЯЦИЯ СРЕДЫ В ЖИВОМ МИРЕ

Исследования вопросов регуляции среды в живом мире дают материал для его непосредственного исполь ­ зования в градостроительных комплексах. Устойчивость экосистем, внутрипопуляционные отно ­ шения, процессы рождения и гибели организмов, темп и энергетика популяций существенно зависят от плот ­ ности популяции — отношения количества организмов к единице занимаемой ими площади или пространства. В литературе имеется множество примеров влияния плотности популяции на плодовитость особей, причем это влияние не связано с кормовой обеспеченностью. В частности, при высокой плотности популяции размно ­ жение может тормозиться из-за недостатка естественных убежищ или мест гнездования, яйцекладки и тл . Напри ­ мер, у большой синицы при плотности меньше одной пары на 1 га на одно гнездо приходится 14 птенцов; когда же плотность достигает 12 пар на 1 га, выводок составляет менее 7 птенцов [ 4]. Среди факторов, влияющих на смертность, обычно рассматриваются независимые от плотности и зависи ­ мые от нее. При увеличении плотности ускоряется рас ­ пространение инфекционных заболеваний и размноже ­ ние паразитов, что приводит к увеличению смартности [6]. Интерес биологов привлекает природа так назы ­ ваемых шоковых заболеваний, которые возникают, если плотность популяции достигает некоторого крити ­ ческого уровня. Многие исследователи рассматривают шоковые заболевания как определенную приспособи ­ тельную реакцию, возникшую в ходе эволюции и поз ­ воляющую предотвратить чрезмерные плотности попу ­ ляции, за которыми могла бы последовать длительная депрессия или даже гибель популяции. В качестве не ­ посредственной причины шоковых заболеваний обычно указывают перенаселение и недостаток кормов [4]. На смертность также влияют и другие факторы, в частности подвижность организмов, пол, возраст, а также катастрофические изменения физико-хими ­ ческих параметров среды обитания. К проблематике устойчивости относится, в частности, изучение территориального поведения живых организ ­ мов. Существо такого поведения заключается в следую ­ щем. В период занятия территории каждый участок ее имеет некий "центр", во все стороны от которого хо ­ зяин, занимающий этот участок, проявляет известное "давление", ослабевающее по мере удаления от центра. В результате территориального поведения отдельных особей граница между соседними территориями пере ­ мещается до тех пор, пока давление с обеих сторон не выравнивается. Наглядная и более углубленная интерпретация этого явления отражена на рис. 13 [5]. Здесь показаны графические модели взаимодействия двух смежных бактериальных колоний при их контак ­ те в культуре; в частности, при одинаковой скорости их радиального роста граница контакта является прямо ­ линейной (I); при постоянных, но различных скорос ­ тях роста граница контакта мажду взаимодействующи ­ ми колониями является дугообразной (II — 1У) . Анализ графических моделей позволяет также сде ­ лать следующие выводы: 1) при полном "поглощении" одной из двух смежных колоний обе колонии имеют форму круга; 2) чем больше расстояние между коло ­ ниями, тем больше поглощенная колония "успевает вырасти"; 3) диаметр поглощенной колонии равен тому диаметру, который она имела бы, если полностью прекратила свой рост в мймент соприкосновения со смежной колонией; 4) геометрический центр поглощен ­ ной колонии смещается от ее истинного (начального) центра на величину, равную половине ее радиуса.

Рис. 13. Форма пространствен ­ ного взаимодействия смеж ­ ных бактериальных колоний А и Б (по В.В. Плотникову, 1979 г.) 7 — скорости радиального роста колоний одинаковы; И — 1У — скорости росте раз ­ личаются вдвое; колонии на ­ ходятся на разных расстояни ­

ях одна от другой. Сплошной толстой линией показаны ре ­ альные границы колоний, пунктиром обозначено состо ­ яние границ при отсутствии исключающего взаимодейст ­ вия колоний

Рис. 14. Размещение годич ­ ных побегов хвощей на одной из экспериментальных площа ­ док Ильменского государст ­ венного заповодника