Текст на рис. справа: При отсуствии ветра семена ясеня падают почти прямо вниз, вращаясь по узкой спирали. За один оборот семечко опускается примерно на ¼ своей длины. При сильном ветре семена летят горизонтально или даже поднимаются вверх, продолжая быстро вращаться. При вращении семена используют энергию, которая в ином случае ускоряла бы падение. ПАДЕНИЕ СЕМЕНИ ЯСЕНЯ. ОДИН ОБОРОТ
Три примера исследований аэродинамического поведения семян, проведенных группой аспирантов (Роберт Тоеринг, Джон К. Миллер и Джолан Труан) под руководством автора. Университет Пердью
Еще ничего не было сказано о теплоизоляции, хранении тепла, защите от холода и многих других свойствах семян.
В конце 1970 – начале 1980 годов я продолжал исследование защитных способностей семян. Стручки некоторых деревьев и кустарников раскрываются поздним летом, выбрасывая семена, присоединенные в похожему на вату пуху, благодаря которому ветер разносит их на большое расстояние. Здесь интересно то, что плотно упакованный пух, когда полностью расправляется, занимает объем в сорок раз больший того, что он занимал в стручке. Эти исследования привели к разработке усовершенствованной почтовой упаковки для точных приборов; последующие исследования были направлены на возможность действительно выращивать теплоизоляционный материал вокруг линз фото- и телекамер, инструментов и электронных приборов.
Эта упаковка была создана по образцу стручка гороха. Дизайн автора
Прежде чем закончить с темой семян, я хотел бы подчеркнуть, что заниматься бионикой весело и интересно. Мы начали с того, что написали на факультеты ботаники крупнеиших университетов Европы и Северной Америки о том, что интересуемся семенами растений с точки зрения их устройства как хранилищ взрывающихся механизмов, систем доставки «воздух-земля», глайдеров, парашютов и летательных аппаратов. Семьдесят полученных ответов нас разочаровали: каждый ботанический факультет объяснял, что такие абстрактные структурные характеристики не важны в сравнении с исследованием генетики растений.
Бешеный огурец. Этот феномен рассеивания похож на выпускающий воздух воздушный шар
Несколько коллег намекнули, что наше исследование могло бы заинтересовать «некоторых морфологов в каком-нибудь немецком университете столетней давности», но не в настоящее время. Но мы все равно продолжили классификацию семян по характеристикам их полета и рассеивания. Теперь, более чем через пятнадцать лет, по-видимому, мы сами стали экспертами! Я и два моих помощника, бывших выпускника, постоянно получаем запросы о научной информации от тех самых университетов, которые первоначально отвергли нашу работу как несерьезную.
Такая же широкая область для бионико-дизайнерских исследований открывается в архитектуре растений, например в способах роста побегов бамбука, строении розы, различных конфигурациях стебля растений и свойствах грибов, водорослей, микроскопический грнибков и лишайников. Что касается последних, приведу один пример (которым обязан Уильяму Дж.Гордону и синектике).
При окраске внутренних стен зданий надо принимать во внимание стоимость краски, труда и возможный износ. Краска – это вещество, которое хорошо выглядит сразу после нанесения на стену, но со временем разрушается. Попробуем обозначить проблему так: можно ли найти замену краске – покрытие, которое может сначала выглядеть на стене неприятно, но потом будет самопроизвольно улучшаться и сохранять хорошее состояние? Искать ответ пришлось недолго. Лишайник (симбиоз водорослей и грибков) существует в природе в «широкой гамме декоративных расцветок». Ярко-оранжевые, фиолетовые, алые, серые, зеленые оттенки – около 118 цветов.
Пример исследования аэродинамический свойств семени китайского ясеня-айланта (Ailanthus altissima),Э коллективная работа студентов Джона Миллера и Джолан Труан, Университет Пердью. (Текст на рис.: строение семени, спиральное снижение, осевое кружение)
Теоретически мы могли бы выбрать лишайник по своему вкусу, нанести его на стену (вместе с питательным раствором) и затем присесть отдохнуть. Конечно, на первых порах стена может получиться пятнистой, но, когда лишайник начнет расти, цвет станет ровным. К сожалению, дизайнеру придется задуматься, можно ли заставить людей полюбить ворсистые стены. Но возможно и серьезное применение. Практически все лишайники вырастают до высоты примерно полутора дюймов, и на них не отражаются колебания температуры от -30 до знойных 146 градусов по Фаренгейту. (Криптоэндолитные лишайники растут даже при -158 градусах!) Одно из возможных применений – посадить их вместо травы на центральной полосе нью-йоркской автострады. Так как стрижка газонов обходится нью-йоркскому дорожному управлению примерно в 2,5 миллиона долларов в год, это будет большой экономией. Кроме того, можно ввести цветовой код: беркширский отрезок автострады засадить, например, голубым лишайником, а ответвление на Огайо – красным.
«Ворсистая краска для стен» наконец нашла свое применение: цветной лишайник – замечательное покрытие для стен картинных галерей. Стены, ранее нуждавшиеся в постоянной Перекраске из-за дырок от гвоздей, теперь способны «самозаживляться». Этот метод используется в галереях Западного Берлина, Амстердама, Югославии и других стран.
Механизмы роста и развития вербы подсказали одному студенту идею создания приспособления для посадки семян, которые можно использовать в тех странах мира, где земля твердая и неплодородная. Этот простой механический инструмент спроектированный на основе принципов бионики, может особенно пригодиться в Центральной Индии, Шанси и Шинкьянге, Ни ре, Нигерии и Чаде, а также Монгольской Республике. К тому это приспособление несложно и не требует ремонта, поэтому и могут пользоваться даже самые простые люди.
Перейдем совсем к другой области и посмотрим, что можно почерпнуть из кристаллографии. Если поставлена задача заполнить двухмерное пространство многоугольниками одинакового типа и размера, есть всего три способа ее решения: решетка из равносторонних треугольников, квадратов или шестиугольников. Хотя число многоугольников бесконечно, мы не можем добиться полного заполнения пространства с помощью других их типов. Восьмиугольники, например, потребуют вставок из маленьких квадратов; с пятиугольниками решение задачи невозможно.
Проект студента первого курса для развивающихся стран: исследование в области бионики. На первом рисунке (выше) – исследование строения веточки вербы. На втором рисунке (слева) – применение тех же принципов в приспособлении для посадки семян в крайне твердую почву. Университет Пердью
Если мы попытаемся проделать то же самое в трехмерном пространстве, у нас снова будет весьма ограниченное количество подходящих решений. Мы можем воспользоваться кирпичами, которые, кстати, являются разновидностью прямоугольной призмы, или по той же причине использовать равносторонние треугольные призмы или шестиугольные призмы. Применив любую из этих трех систем, строим двухмерную конструкцию в пространстве: на основе любой из трех базовых решеток получается стена любой высоты и длины, толщиной, однако, всего в один кирпич. Подлинная интеграция в три измерения не состоялась.