Архитектурная бионика

234 Архитектурная бионика гируют на изменение различных факторов внешней среды — освещенности, температуры воздуха, влажности и др. Фото-, гидро- и термонастические движения лепест ­ ков и соцветий (открывание и закрывание цветков) представляют интерес как наиболее зрительно ощути ­ мый процесс трансформаций растений, носящий у неко ­ торых из них обратимый характер, т.е. многократно по ­ вторяющийся в определенный промежуток времени. Они могут быть использованы при моделировании кон ­ струкций архитектурных сооружений, функциональный режим которых находится в зависимости от метеороло ­ гических условий. Замечено, что цветки некоторых растений, готовые к опылению (т.е. ' закончившие ростовые процессы) , открываются и закрываются в определенное время су ­ ток. Это явление было замечено еще КЛиннеем, кото ­ рый составил так незываемые "цветочные часы", допол ­ ненные впоследствии наблюдениями других ученых (табл. 1). Характерно, что все растения, вошедшие i таблицу, повсеместно распространены в природе. Наи ­ большее их количество (около 50 %) принадлежит к семейству сложноцветных, требующих продолжитель ­ ного времени для опыления многочисленных цветков, входящих в соцветие. Многие растения отзываются на повышение влажно ­ сти воздуха и служат своеобразным природным "баро ­ метром", предсказывающим дождь. Их лепестки зара ­ нее сжимаются или совсем не распускаются пасмур ­ ную погоду, некоторые (водные растения — кувшинка, кубышке) не только закрываются, но уходят под воду перед дождем. Светолюбивые цветковые растения южных широт, особенно стран с жарким и сухим климатом, остро реагируют, на самое незначительное изменение освещен ­ ности. Их цветки могут несколько раз открыться и за ­ крыться даже в течение часа при смене солнечного све ­ та и тени от проходящих облаков (диморфотека, порту ­ лак, мезембриантамум) . Перенесенные в более суровые для них условия средней полосы, эти растения акклима ­ тизируются, но раскрывеются только в солнечную по ­ году. В одних случаях происходит движение околоцветни ­ ка (тюльпан, портулак) ; других — цветок раскрыва ­ ется благодаря процессам, происходящим в лепестках венчика (мак, шиповник, картофель, вьюнковые, ним- фейные) ; в третьих — в процессе участвуют чашелисти ­ ки (сложноцветные) . Многократное открывание и за ­ крывание спайнолепестных венчиков вьюнковых и пасленовых облегчается, по-видимому, наличием мяг ­ ких складок между сросшимися лепестками венчика. Рассмотрим причины и механизмы настических дви ­ жений цветковых растений в период их цветения, по ­ скольку характер открывания и закрывания цветков обусловлен происходящими них биологическими процессами. В ходе длительной эволюции у разных видов цвет ­ ковых растений выработалась определенная циклич ­ ность ритмов и биологических реакций на суточные изменения среды. Генетически они закрепились в по ­ томстве и характеризуют поведение растения данного вида в разные периоды его развития. Время открывания и закрывания цветков зависит от способа и условий их опыления. Этим объясняется, например, ночное цветение смолевки. Причиной закры ­ вания венчика многих растений перед дождем служит защитная реакция растения не излишнюю влажность, вредную для сохранности пыльцы. Особый интерес представляет собой механизм откры ­ вания и закрывания цветка. Наиболее распространенным объяснением считается

Рис. 94. Механизмы костно ­ мышечной системы человека: биомеханика шарнирного сое ­ динения черепной коробки и позвоночника человека; био ­ механика локтевого сустава

неравномерный ускоренный рост клеток лепестков (ча ­ шелистиков), вызывающий изгиб органа цветка. При этом открывание цветка под действием раздражителя зависит от более быстрого росте внутренней стороны лепестка, а закрывание — от ускоренного роста проти­ воположной, внешней стороны. Открывание зависит не только от освещенности, но и от температуры воздуха — с повышением температуры процесс ускоряется. Иначе объясняется механизм открывания и закрыва ­ ния светолюбивых растений южных широт, о которых говорилось выше. Он состоит в изменении клеточного давления — тургора — при помощи особых термофото- чувствительных клеток, размещенных у основения ле ­ пестков. Эти своеобразные гидростатические замки спо ­ собствуют зрительно ощутимому движению лепестков растений. Механизм раскрытия цветка современная ботаника связывает также с наличием в растении физиологически активных веществ фитогормонов и явлением электри ­ ческой поляризации органов цветка при долговремен ­ ном действии раздражителя. Активизация процессов с высвобождением физиологически активных веществ вызывает (по этой гипотезе) в возбужденных участках отрицательный заряд. На противоположной части органа цветка (лепестка, околоцветника или чашелистика) происходит скопление анионов, ведущее к ускоренному росту внутренних клеток. Цветок раскрывается. При закрывании происходит обратный процесс. Исследовение обратимых движений дает возможность решить вопросы конструирования трансформируемых элементов зданий и гармоничного сочетания их формы с характером трансформации (прямолинейное переме ­ щение в разных плоскостях, вращетельное движение, движение по спирали и т.д.) . Проекты трансформируемых покрытий для спортив ­ ных бассейнов, приведенные в табл. 1 (рис.114) , осно-