Головна
Реферати » Реферати з біології » Геніальні архітектори природи

Геніальні архітектори природи

Геніальні архітектори природи

Г.Н. Тихонова

Протягом усієї своєї історії людство було змушене боротися зі стихійними силами природи. Щоб вижити, людині доводилося будувати, створювати, винаходити і, звичайно, вчитися всьому цьому. А вчитися йому завжди було у кого, наприклад у рослин. Завдяки їм людині вдалося створити дивовижні архітектурні форми та конструкції: «Кришталевий палац» - павільйон для всесвітньої виставки в Лондоні (1851), дивовижний за своїм рішенням вокзал в Ліверпулі (1852), Паризька бібліотека (1861) і Ейфелева вежа (1889). Унікальність цих споруд у тому, що, незважаючи на свої гігантські розміри, всі вони справляють враження легкості і витонченості.

Першим, хто для вирішення будівельних проблем звернувся до допомоги рослин, був, ймовірно, архітектор Джозеф Пакстон. У 1837 р. він зводив найбільшу для того часу оранжерею зі скла і металу. У молодості Пакстон був любителем-садівником і звернув увагу на цікаву особливість гігантських плаваючих листя вікторії регіі. Що досягають 2 м в діаметрі, але мають незначну товщину, листя цієї лілії разюче міцні - вони, не ламаючись, витримують тяжкість дорослої людини. Причина настільки дивної особливості криється в специфіці будови листа. З його центру з нижньої поверхні, тієї, що спирається на водну гладь, променями розходяться товсті жилки. У міру наближення до краю листової пластини вони багаторазово розгалужуються, зміцнюючи всю конструкцію в цілому. Саме цей принцип і був запозичений архітекторами-людьми у архітекторів-рослин.

Міцність і легкість - важливі якості будь-якої конструкції. Їх поєднання можна досягти не тільки за допомогою способу, запропонованого нам амазонської лататтям. Ребра жорсткості посилити можна й іншим шляхом. У тропіках росте велика кількість рослин з дуже великими листами, площа поверхні яких коливається в межах від 15 до 60 м2! Це, наприклад, всім відомий банан, деякі види фікусів, монстер і віялових пальм. Такі розміри вимагають граничної легкості листової пластини, щоб уникнути надмірного навантаження на черешок. Справа ускладнюється тим, що в місцях зростання рослин з гігантськими листям, як правило, часті проливні дощі і шквальні вітри. Так, на островах Малайського архіпелагу протягом декількох годин на землю падає просто колосальна кількість води, і часто ці зливи супроводжуються ураганами. Ну як вціліти листю в таких умовах?!

Банан

Рослинам вдалося успішно вирішити цю складну технічну проблему, використовуючи принцип гофрування. Пізніше і люди стали використовувати його при створенні покрівлі, стін металевих гаражів, особливо міцної та легкої черепиці, шиферу, фюзеляжів літальних апаратів, пакувального матеріалу. Цікаво, що рослинам вдалося ще більше полегшити свої листові пластини, перфоріруя і розриваючи їх в певних місцях. При цьому часткове порушення листової пластинки ні в якому разі не відбивається на її біологічних функціях. Такі продірявлені листи мають монстери. А величезне листя бананового дерева розрізані дощем і вітром на численні вузькі смужки, розриви між якими доходять часом до самої центральної жилки. Така вільно майорить на вітрі бахрома рятує весь лист від обламування і занадто жорстких променів сонця. Люди втілили цю ідею в життя лише в 1965 р. - при спорудженні вільнонесуче конструкції захисного навісу на в'їзді в один з найглибших сучасних тунелів під горою Монблан.

Монстера

З часів античності одним з найважливіших архітектурних елементів є колона. Більше 4 тис. років люди створювали її з однорідною внутрішньою структурою - як суцільний циліндричний моноліт, висічений найчастіше з мармуру. І лише не так давно архітектори навчилися у рослин більш раціональним конструкціям, які одночасно і міцніше, і вимагають менше матеріалу. Адже основне навантаження лягає на зовнішні шари опори, в той час як всередині вона може бути порожнистими. Згадаймо соломину злаків! Стебла більшості цих рослин мають в поперечнику всього 2-5 мм, а у висоту можуть досягати більше метра і завершуються важким колосом.

Однак і зовнішній шар опори можна полегшити, застосувавши спосіб армування. Люди освоїли цей будівельний прийом лише в 1867 р., коли наглядова французький садівник (звертаємо увагу: знову садівник!) Ж.Моно винайшов залізобетон, запозичивши ідею у рослин. Без цього відкриття багато сучасних споруди (мости через річки і затоки, хмарочоси, телевежі та ін), що відрізняються величезними розмірами, були б немислимі. Рослини ж використовують принцип армування вже більше 250 млн років. Багато видів кактусів, наприклад цереуси, мають міцну арматуру, яка довго зберігається навіть після смерті рослини. Нерідко в пустелях Північної Америки зустрічаються гігантські канделябри мертвих кактусів, що зберегли свою форму навіть після відмирання м'яких тканин. Своєрідна гратчаста форма розташування міцних механічних тканин властива і кактусам опунції.

Цереус

Важкі конструкції з невеликою площею підстави повинні мати каркас - конструкцію з вертикальних і горизонтальних елементів і розкосів для додання міцності. Багато століть людина застосовував цю фахверкового, або каркасну, конструкцію, спочатку для житлових будинків, потім для великих мостів, опор ліній електропередачі і так далі. Природа ж завжди виключно економно витрачала свої будівельні матеріали, створюючи дерева зі складним гратчастим каркасом з незліченних сучків, гілок і гілочок, що заповнюють великий обсяг при мінімальних витратах. Прикладом такої конструкції, що забезпечує підвищену міцність дереву, може служити тропічний фікус (Ficus rumphii). Гілки цієї рослини ростуть не тільки відцентрово, а й доцентрово (всередину крони), надаючи їй вид крупноячеистой конструкції.

Інші талановиті творці каркасів - фікуси-удушітелі, рослини-паразити. Їх насіння, потрапляючи на дерева, проростають в них. Потім удушітелі спускає вниз кілька живлять коренів. Після того як вони закріпляться у грунті, з боків від них починають відходити горизонтальні повітряні корені, що обплітають стовбур дерева-опори. Цей каркас душить дерево, і воно гине. Фікус ж продовжує жити. Його сітчаста конструкція з коріння настільки міцна, що легко витримує вагу гігантського рослини, навіть коли дерево-опора згниває повністю.

Природа підказала людині і багато інших інженерних ідей. Наприклад, принцип пальового будови, який має відразу кілька переваг: міцність і вільну циркуляцію повітря між приміщеннями і водою, що оберігає будівлі від передчасного гниття. Крім того, палі піднімають споруду на таку висоту над поверхнею води або сирої грунту, яка гарантує безпеку при паводках. Свайное будівництво широко поширене в місцях, де існує загроза частих повеней, його застосовують при веденні бурової розвідки нафти в шельфових зонах.

Людські споруди на палях відомі вже більше 4 тис. років, але природа використовує цей метод набагато довше. Згадаймо хоча б ходульні коріння у пандануса1.

Людині, щоб забити палю, потрібно докласти багато зусиль, а рослина вирішує це завдання простіше. Так, з гілок деяких панданусов, що входять до складу мангрових заростей (Pandanus utilis, P.tectorius та ін), падають не насіння, а вже готові важкі проростки 60-100 см завдовжки, кінець яких загострений, як спис, і обтяжать. Падаючи, ці проростки-дротики легко і глибоко устромляються у вологий грунт, закріплюються і відразу ж починають рости. Пізніше у них розвивається ціла система ходульних коренів. І ці палі куди досконаліше тих, що роблять люди, - вони витримують жахливий натиск прибійних хвиль, які легко руйнують будівлі людини. Ходульні коріння рослин мангрових заростей володіють високою еластичністю: прийнявши на себе удар хвилі, вони прогинаються, а потім, при відкат хвилі, знову випрямляються.

Лазять кактуси і вусики гарбуза

Найчастіше представники різних сімейств рослинного світу, потрапляючи в однакові умови, стають зовні дуже схожими один на одного, і навпаки, близькоспоріднені види, що виростають в різних умовах, стають настільки несхожими, що їх зовнішній вигляд може у кого завгодно викликати сумнів у справжності їх родинних зв'язків.

Наприклад, кактуси ми традиційно уявляємо собі як колючі рослини кулястої або циліндричної форми, які ростуть на посушливих територіях. У більшості випадків так воно і є. Але не всі кактуси такі. Серед них є дивовижно красиві представники роду ріпсаліс (Rhipsalis), які пристосувалися до життя в кронах лісових гігантів. За зовнішнім виглядом вони нагадують масу тонких переплетених мотузок і ниток, що прагнуть забратися якомога вище по стовбуру дерева, ближче до світла. Особливо вражають ріпсаліси в період цвітіння - уявіть собі повітряні зелені гірлянди, обвішані витонченими крихкими віночками, кольоровими дзвіночками, найдрібнішими яскравими крапельками і цяточками. Відомий кактусовед Курт Бакерберг писав, що «ці кактуси, що нагадують зелені невагомі хмари, надягають на себе вишукані яскраві намиста з сяючих сніжно-білих, вишневих, золотисто-жовтих і темно-блакитних ягід» .

Ріпсаліс

Додамо, що мережива ріпсаліс прикрашають ліси Центральної і Південної Америки, вони зустрічаються навіть на Цейлоні і Мадагаскаре2.

Зрозуміло, в тропіках існує й безліч інших лазающих рослин. Всі вони прагнуть з вічних сутінків підліска наверх, до світла. Для того щоб успішно впоратися з цим завданням, рослини винайшли різноманітні і в технічному відношенні досить досконалі пристосування: шипи на гілках, гачечки на повітряних коренях і черешках листя, петлі-аркани, диски з шипиками і навіть чіпляються суцвіття.

Рипсалидопсис

Біолог Г.Хаберландт так описував одну з лазающих пальм - ротангу (Calamus rotang): «Ця рослина має цілий апарат хапання. Якщо опинитися в поле його дії, то можна залишитися без головного убору і навіть одягу, з численними подряпинами на тілі » . Черешки граціозних і складних листя ротанга мають довгі, до 1-2 м, виключно

Сторінки: 1 2