Архитектурная бионика

253

Глава ^ИН.Практика исследований

строительства легких пространственных конструкций на основе бионических

лая и возникщшая скорее в результате неорганизован ­ ных, произвольных действий постройка, чем произве ­ дение способного, в определенной степени размышляю ­ щего животного. Постройки животных можно проанализировать также и с точки зрения их деталировки, технологии изготов ­ ления, максимальной механической сопротивляемости нагрузкам и анализа фактически действующих сил. С позиций соединения элементов, процесса изготовле ­ ния, соотношения долговечности и несущей способ ­ ности больше всего известно о паучьей паутине. Зооло ­ гом Эрнестом Кульманом проведены тщательные экс ­ перименты также и с технических позиций. Так, сегод ­ ня мы можем сравнивать длину разрыва нити паутины (разрыв вертикальной подвешенной нити максималь ­ ной длины от собственного веса — модуль упругости) с техническими высокопрочными материалами. В таблице приводятся некоторые сравнения. Если сравнить сделанные Э. Кульманом с помощью электронного микроскопа фотографии мест прикреп ­ ления нитей в паутине паука, узлов (петель) , системы краевых образований паутины с деталями применяю ­ щихся на практике сетчатых конструкций, можно придти в изумление от сходства решения проблемы (рис. 5). Эти сетчатые конструкции можно обнару ­ жить не только у пауков. Типичные гнезда птиц по срав ­ нению с другими произведениями различных видов животных построены разочаровывающе одинаково. Иногда неродственными по происхождению живот ­ ными формируются сходные средства — "инструменты", которые применяются ими для производства сход ­ ной работы над сходными строительными формами. Из ­ вестный пример — это устройство ножки медведки и ла ­ пы крота. И все же считается, что наиболее сходна стро ­ ительная техника родственных по происхождению жи ­ вотных. Ошибки эволюции в смысле неприспособля- емости к среде или односторонней специализации разре ­ шаются в живой природе отмиранием видов.

лупы, хорошо сопротивляющиеся сжатию и способст­ вующие, как опора для мускульной системы, лучшей подвижности организма. У животных и человека проч ­ ные на сжатие и на изгиб опорные системы скелета образуются благодаря отложению костной субстанции между мягкими скелетными клетками в костной покровной ткани (надкостнице) . Влияние гибких пневмоконструкций на формирование прочных на сжатие элементов особенно проявляется на примере образования черепной коробки. Череп формируется благодаря надкостнице, пневматическому давлению мозгового вещества и глазного яблока. Если инди ­ видуум в процессе роста потеряет один глаз, то череп будет развиваться одностороннее (асимметрично) . Исследования достаточно отчетливо показали, что комплексы тел растений, животных и человека в целом, так же как и их элементы, построены на основе пневма ­ тики, и в их формах действие пневматики находит свое яркое отражение. В процессе эволюции живая природа благодаря оптимизации (мутации и селекции) отдель ­ ных элементов и системы организма в целом достигли способности к функционированию и выживанию видов. Таким образом, эволюция является не только историей развития видов, но также историей развития органи ­ зующих самих себя конструктивных систем. ПОСТРОЙКИ животных * Техника животных обращает на себя внимание уди ­ вительными "строительными достижениями", часто им ­ понирующего масштаба, вплоть до деталировки, выпол ­ ненной с удивительной точностью. Мы хотим здесь лишь кратко осветить эту строительную деятельность, обратив внимание в основном на такое строительство, которое неразрывно связано с образом существования и поведением организмов и часто с использованием чужих для них строительных материалов. "Строительные мастера", которые нас здесь интере ­ суют, — это животные, создающие постройки для дли ­ тельной защиты, защиты молодого поколения, защиты во время сна или лова добычи. При этом постройки по меньшей мере кратковременно могут покидаться своими хозяевами. Многие строительные мастера и в первую очередь личинки несекомых, некоторые виды муравьев, термитов, кроты, настолько адаптируются к своим убежищам, что они по своей охоте их не по ­ кидают, поскольку могут превратиться в беззащитный объект окрущающего мира. В постройках животных можно обнаружить всевоз ­ можные виды конструктивных форм: пещеры, стерж ­ невые несущие конструкции (многие гнезда птиц) , мембраны и сетчатые конструкции (паучьи и гусенич ­ ные паутины) , оболочки (тонкостенные гнезда стри ­ жей), складчатые формы (например, сотовые построй ­ ки пчел) . своды (муравьиные кучи) , массивные конст ­ рукции ("сцементированные", монолитные, высокой прочности постройки термитов) . Можно упорядочить и систематизировать постройки животных на основе видовых особенностей их строи ­ телей. Характерно, что высокоразвитые позвоночные — и прежде всего млекопитающие — воздвигают удиви ­ тельно малоразвитые, скорее даже примитивные по ­ стройки; в противоположность этому у беспозвоноч ­ ных — эволюционно более древних животных — мож ­ но найти высококомплексные строительные объекты. Постройки ос с изящно тонкой бумажной оболочкой, обволакивающей многоэтажную пространственно усо ­ вершенствованную сотовую систему, несравненно утон ­ ченнее, а в статическом и функциональном отношени ­ ях развитее, чем пещерная система и лабиринт ходов крота. "Архитектурно" гнездо обезьяны — неуме- *© Thywissen С, A. Schmall .Schneider R. (BRD).

Материал

Длина разрыва /?, км

Паутина:

нити наука нити кокона

70 20

Шерстяное волокно Хлопчатобумажное волокно

10-20 25-50 40-75 70-95 70-120

Нити вискозы

Полиэфирное волокно Стекловолокно

Животные строят в близком (родственном) для них природном окружении. Постройки отвечают экологи ­ ческим условиям. Адаптация же к окружению (не в смысле мимикрии) выглядит лишь относительно необ ­ ходимой. Полная адаптация отдельных специализиро ­ ванных видов организмов, их поведения и потреб ­ ностей к окружению встречается весьма редко. Исключение составляет строительная деятельность бобра. Свои потребности он непосредственно приспо ­ сабливает к среде, воздвигая плотины на реке лишь тогда, когда устойчивость водного хозяйства нару ­ шается. Иногда его водный город из хвороста и песка с жилым пространством внутри и с входом под водой достигеет четырехметровой высоты. В другом случае бобер довольствуется сооружением убежища на откосе берега реки или другого водохранилища и делает это так, что вход в жилье всегда располагается под водой. Бобры, если они "считают" для себя это жизненно важным, вмешиваются в водную систему так энер­ гично, что могут кардинально изменить весь ландшафт. Их водные сооружения невероятно надежны в строи ­ тельном отношении и могут выдерживать многотонное