Страница 48 из 95
Другие характеристики семян – якорное закрепление, зацепки и крючки. В 6-й главе мы рассмотрели использование искусственных репьев для ограничения эрозии или в качестве «песчаных якорей» в Судане. Обычный репейник (Xanthium canadense) прицепляется к меху животных или же, кстати, к мужским брюкам во время прогулки осенью по полям. Особое действие крючочков применяется в нейлоновых застежках для одежды типа велькро. Здесь наружная поверхность крошечных петель и внутренняя поверхность маленьких крючков ориентированы по двум осям. Когда их прижимают друг к другу, их можно разделить только в одном направлении; они сопротивляются разделению по другим осям. Этот принцип был использован в изготовлении манжет для измерения кровяного давления; подошвы костюмов американских астронавтов также снабжены крючочками, позволяющими в условиях невесомости ходить по имеющей петельчатую структуру обивке внутренней поверхности космической капсулы.
Взрывающиеся семена – семена, которые благодаря внутренней конструкции стручка выбрасываются на двадцать лее футов, – новая область полезных исследований. Особ плодотворно было бы исследование семян маленькой ягоды Hubux arcticus, растущей только в Лапландском районе Финляндии. Семена знакомого нам «бешеного огурца» (Ecbellium elat ит) при выбросе достигают скорости распространения десять ярдов в секунду и скорости полета – около 20 миль в час Cyclanthera explodens из семейства тыквенных хранит свои семена под давлением шестнадцать атмосфер, распространяя их взрывообразно со скоростью 65 миль в час.
Характеристики роста практически любого растения могут подсказать новаторское решение многих проблем дизайна. Мы можем многое узнать, наблюдая за ростом обыкновенного зеленого горошка. Если горошек «идет в семена», ребро задней части стручка прекращает расти. Но так как стручок продолжает развиваться, то вскоре он очень медленно раскрывается, и горошины «вылезают» из него. Мы убедили одного изготовителя детских ректальных свечей использовать этот принцип для производства упаковки. Раньше каждая свеча была завернута в серебряную фольгу, по восемь штук в коробке. Три четверти глицерина забивалось под ногти разворачивающих свечи родителей, причем свечи теряли стерильность. Чтобы решить эту проблему, упаковке придали не совсем обычную форму. Свечи укладывались в полиэтиленовую упаковку, устроенную наподобие стручка, – с жестким ребром сзади и легко раскрывающимися створками спереди. Их закрывала стиреновая крышка, которая плотно прижимала упакованные свечи. Как только крышку открывали – створки упаковки раскрывались, свечи приподнимались и выступали наружу. Стоило крышку задвинуть, створки сжимались, и свечи ложились на место.
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.