Мастерская природы

Республика Татарстан

Тукаевский район

МБОУ «Комсомольская средняя общеобразовательная

школа»

РЕФЕРАТ

на тему:

«Мастерская природы».

                                                        Работу выполнила:  

                                                                       ученица 6 класса  

                                                                       Ямщикова Анна.  

                                                                 Руководитель:

                                                                       учитель биологии

                                                                Юнусова Г.Л.

2014                                                                    

С давних пор стремился человек заглянуть «внутрь живых моделей», разгадать «секреты» действия биологических систем, созданных в мастерской природы. Бурный рост технической мысли,  развитие биологии и вторжение в неё таких точных наук, как физика, химия, математика и особенно кибернетика, перебросившая мост от биологии к технике, - всё это привело к взаимосвязи биологических и технических дисциплин и обусловило развитие нового научного направления, получившего название бионики (от слова «бион» - элемент, ячейка жизни).

Бионика занимается изучением аналогий в живой и неживой природе, то есть изучением принципов построения и функционирования биологических систем и их элементов и применением полученных знаний для коренного усовершенствования существующих технических систем, созданием принципиально новых машин, аппаратов, строительных конструкций и т.д.   Бионика – одна из тех наук, которая теснейшим образом связана с живой природой и которая остро ощущает необходимость  в сохранении оставшихся видов на Земле. Не исключено, что среди исчезнувших с лица нашей планеты видов были и такие, которые могли бы помочь науке решить не одну техническую проблему. Оттого, насколько разумно и бережно мы будем сегодня пользоваться созданиями мастерской природы, зависит не только материальное благополучие людей на планете, но и развитие творческой мысли человека, развитие техники, искусства и всего прогресса на Земле.

Живая природа оказывает всё большее влияние на творчество архитекторов и инженеров. Не раз они обращались за помощью к живой природе. Воздвигали здания, формы которых напоминали стволы деревьев, раковины улиток, лепестки цветов.

Архитектурная бионика  - новое направление. Законы живой природы нашли отражение в строительстве такого крупного спортивного объекта в Москве, как велотрек в Крылатском (ПРИЛОЖЕНИЕ 1). Он действительно напоминает какую-то живую форму. Но какую? Здесь мнения разделяются. Одним видится велотрек гигантской раковиной, другие сравнивают его с большим, упавшим с неба осенним древесным листом. А если смотреть на велотрек сверху, кажется, что это огромная бабочка, присевшая отдохнуть на землю.

   Конструкторы стремились сделать форму, подобранную архитекторами, прочной, устойчивой, конструктивнонадёжной. Технологи и инженеры- строители продумали, как побыстрее, экономичнее, актуальнее воплотить в жизнь идеи проектировщиков. Часто все они - создатели архитектурных объектов - работают вместе, и трудно сказать, кто какой вклад из них внёс в то или иное сооружение.

           Если вдуматься, то зодчие решают такие же задачи, что и живая природа, только своими средствами. Большое внимание уделяет живая природа своим конструкциям. Не случайно её часто называют «Великим конструктором». Ещё знаменитый русский учёный академик К.А.Тимирязев говорил, что растение 85 процентов своих сил тратит на создание скелета, то есть своей конструкции. Эти же слова можно отнести и к животным. И что характерно для живой природы: все свои проблемы она решает комплексно, то есть одновременно. А командуют на     «строительных участках» соответствующие гены. Среди них, по -  видимому, есть и свои архитекторы, и инженеры, и прорабы. Во всяком случае, известно, что созданием механических тканей - строительных конструкций организмов - занимаются специальные структурные гены.

           Поскольку в живой природе процесс созидания форм идет слаженно, экономично, рационально, то неудивительно, что архитекторы и инженеры очень часто обращаются к ней за советом. Не всегда и не все заимствуют они из живой природы. Иногда берутся лишь отдельные технические элементы, иногда используется форма, геометрия формы живых организмов, или не готовый технический принцип, а идея конструктивного решения. И вот многие такие идеи живой природы находят своё выражение в олимпийском строительстве, хотя и выступают подчас в завуалированном виде. Законы живой природы перемежаются и сочетаются с теми техническими приёмами, которые выработаны архитектурной и инженерной практикой. Поэтому-то и трудно со всей категоричностью заявить, что, например, здание велотрека в Крылатском похоже на какую-либо вполне конкретную форму живой природы.

          Однако обратим внимание на любопытный момент: в здании велотрека нет чёткого подразделения на стены и крышу. Всё оно воспринимается как целостный организм. Но это новый «организм», созданный архитекторами и инженерами. Если внимательно присмотреться, можно найти немало знакомых черт, взятых из живого мира. Вглядитесь, не правда ли, центральные аркидуги напоминают изогнутые дугообразно стволы тонких берёз, а натянутые стальные полосы между арками - свисающие к земле ветви. Разница лишь в том, что ветви берёз свободно качаются на ветру, а стальные полосы велотрека закреплены. А если посмотреть на покрытие велотрека, то можно представить лежащий на земле изогнутый лист вяза с ярко выраженным жилкованием. Они удивят нас своим сходством. Теперь представьте стручок гороха. Снимите с него тонкую плёнку эпидермиса, и вы обнаружите крепкие нити - его каркас, подобные натянутым стальным лентам покрытия велотрека. Но лист дерева, стручок гороха, может возразить мне читатель, почти невесомы и малы по своим размерам. Разве можно их сравнить с массой в тысячи тонн? Думается, что здесь дело не в абсолютных цифрах, а в соотношениях, например, веса и прочности конструкции. Человек всегда и всё создаёт по законам природы, и, чем больше в его распоряжении появляется технических средств, тем ближе он подходит в своих творениях к формам живой природы - такова тенденция времени. Однако это не означает, что можно механически переносить в архитектуру формы живого мира. Нужно изучать природу и на основе этого решать архитектурные и инженерные вопросы. Человек должен и обязан не копировать живую природу, а подходить творчески.            

Для творчества архитекторов природа в своей мастерской предоставляет немало образцов дырчатых конструкций, например, скелеты некоторых глубоководных губок, солнечников и особенно радиолярий – простейших микроскопических организмов. Скелеты радиолярий поражают богатством и разнообразием форм и конструктивных решений. При удивительной экономии материал они обладают большой прочностью и выдерживают большое гидростатистическое  давление. Это яркий пример достижения максимальной прочности наиболее рациональным путем. Возможно, в будущем они найдут применение и в конструкциях, предназначенных для полета в космос, поскольку в таких сооружениях особенно принимается в расчет не только сопротивление материала, но и его количество.  

Привлекает внимание биоников и механизм глаз животных, которые видят в темноте (ПРИЛОЖЕНИЕ 2). На дне таких глаз имеются своеобразные зеркальца из мелких серебристых кристаллов. Отражаясь от них, свет дважды проходит через сетчатку, благодаря чему животные улавливают большое количество света: кошка, например, видит предметы при освещенности в 6 раз меньше, чем человек. В зависимости от формы и размеры кристаллов глаза животных светятся в темноте различными цветами: у крокодилов, например, красным, у кошек – зеленым. В настоящее время на основе свойства некоторых животных видеть в темноте создан прибор – «кошачий глаз».

Заинтересовал архитекторов и принцип конструкции листьев растений. Лист растения обладает достаточной механической прочностью, которая в значительной степени зависит от жилок, пронизывающих его плоскость от основания до верхушки. Особенно привлек к себе внимание лист тропического растения Виктории регии, встречающегося в водах амазонки и Ориноко (ПРИЛОЖЕНИЕ 3). Взяв за основу жилкование листа Виктории регии, итальянский архитектор П.Нерви сконструировал плоское ребристое покрытие фабрики Гати в Риме и покрытие большого зала Туринской выставки, добившись большого конструктивного и эстетического эффекта. Принцип построения листа Виктории регии использовали и наши архитекторы при сооружении потолка фойе Тульского драматического театра. Они протянули по потолку железобетонные нервюры, которые несут огромный пролет.

Одной из опорных форм в природе является конус. Он присутствует в конструктивном построении крон и стволов деревьев, стеблей и соцветий, грибов, раковин (ПРИЛОЖЕНИЕ 4). Архитекторы в своем творчестве нередко используют принцип конуса. Так, в конструкции Останкинской телебашни отчетливо виден конус гравитации. Принцип конуса роста лежит в основе построения водонапорной башни в Алжире. Ярким примером взаимодействия двух конусов является конструкция водонапорной башни известного русского архитектора В.Шухова.

Изучая процесс окраски у животных, бионики заимствовали идею изменения цвета в зависимости от изменения температуры. Ученым удалось создать особые термометрические краски, с помощью которых легко узнать, как нагреваются во время работы  различные детали машин и механизмов.

Мастерская природы – нерукотворный источник всего живого на нашей планете. Природа – гениальный конструктор, инженер, художник и великий строитель. Любое творение природы представляет собой высокосовершенное произведение,  Отличающее поразительной целесообразностью, надежностью, прочностью, экономичностью расхода строительного материала при разнообразии форм и конструкций.        

                                         Литература:

1.Большая Российская энциклопедия том-3. Москва. Научное издательство. (Большая Российская энциклопедия.) 2005г.

2.Энциклопедический словарь юного техника. Москва. Педагогика 1988г.

3.Мастерская природы. Набор открыток. «Изобразительное искусство». Москва. 1981.

4.Журнал «Юный натуралист» 1999г.