Здания как ветви
Среди бесчисленных талантов Леонардо да Винчи был один, наименее известный – его поразительная способность к наблюдениям за растениями. Именно он сделал ряд фундаментальных открытий в области природы растений. Например, объяснил, как и из чего формируются годовые кольца цикличного прироста ствола, и каким образом по их количеству, толщине и положению можно узнать возраст дерева и изменения климата в той местности, где оно росло. Его гениальная интуиция подсказала, как рост переходит в утолщение ствола, путем наслаивания специфической ткани, позднее получившей название камбий. «Увеличение толщины растения происходит за счет сока, который образуется в апреле между внутренней частью коры и древесиной дерева, и одновременно внутренняя кора превращается в наружную».
Однако нас интересует другое открытие, касательно принципа, по которому листья распределяются на ветке – так называемого филлотаксиса (от греческих слов phyllon – лист и taxis — порядок, расположение). Леонардо чрезвычайно подробно описал его за 100 лет до Шарля Бонне (1720–1793), ботаника, который считается первооткрывателем этого принципа. В чем же конкретно заключается филлотаксис? Если внимательно посмотреть на последовательность листьев на ветвях разных растений, то можно заметить, что у каждого растения есть свое особое правило: некоторые листья располагаются по спирали с большим или меньшим шагом, другие – перпендикулярно веткам… Таким образом любой вид характеризуется собственным алгоритмом размещения листьев на ветвях. На первый взгляд, в этом открытии нет ничего особенно интересного, или имеющего практическое значение – ни для таксономической классификации растений, ни тем более для строительства зданий. Однако все обстоит ровно наоборот.
Филлотаксис описывает расположение листьев на ветке. Каждое растение имеет собственную формулу филлотаксиса.
Леонардо – совсем не рядовой ученый, он не стал бы описывать то или иное явление, не стремясь понять его причины и не желая использовать его для практических целей. Поэтому он дал филлотаксису вполне функциональное объяснение: листья располагаются на ветке таким образом, чтобы гарантировать наилучшее освещение так, чтобы тень от одного листа не падала на другой. Это распределение, – продукт сотен миллионов лет эволюции, – может быть скопировано и применено на практике. Именно это сделал архитектор Салех Масуми в своем потрясающем проекте филлотаксического здания. Вдохновившись принципом, согласно которому листья располагаются на ветках, Масуми разработал проект жилого небоскреба с уникальными особенностями.
Одна из важнейших проблем, с которыми сталкиваются строители жилых зданий – это их расположение в городской среде, где такие же здания не оставляют им просвета и прямого доступа к солнцу. Обычно потолок нижнего этажа служит полом верхнего. В подобных условиях количество поступающего в жилую ячейку света ограничено. В небоскребе Масуми эта проблема решена блестяще. Расположив квартиры в соответствии с принципами филлотаксиса, вокруг центральной оси конструкции, архитектор добился того, что свет поступает в каждую жилую ячейку со всех сторон, как к листочку на ветке. Каждая ячейка имеет доступ к небу, что создает возможности не только для наслаждения солнечным светом, но и для получения дополнительной энергии.
На самом деле, лучшего способа добиться максимальной освещенности для разноуровневых поверхностей, чем принцип филлотаксиса, не существует. Эволюция посредством длительного пути проб и ошибок отбирала только те решения, которые гарантировали оптимальную освещенность отдельного листа. Те же самые принципы, применяемые в строительстве, могли бы гарантировать совершенно невероятные достижения в области энергетики, невообразимые ранее, и произвести революцию в принципах организации зданий. Гений Леонардо, возможно, предвидел эту возможность – что в один прекрасный день, благодаря исследованиям расположения листьев на деревьях, люди смогут построить новые здания. А у нас, таким образом, появился еще один удивительный пример того, как наука, каков бы ни был объект ее интереса – включая и растения! – создает теории, применение которых на практике предсказать совершенно невозможно. И именно в этой непредсказуемости состоит главный секрет ее очарования.
Виктория амазонская: как лист растения спас первую Всемирную выставку
Эпопея Виктории амазонской началась в первой половине XIX века – она стала предметом первых исследований, результаты которых принесли пользу не только ботанике, но и архитектуре. История этого растения весьма драматична, начиная с присвоения ему столь торжественного имени. Его семена и описание прибыли во Францию в 1825 году, их привез французский естествоиспытатель, натуралист и ботаник Эме Бонплан (1773–1858). Француз свое открытие не пропагандировал и имени растению не дал. В 1832 году немецкий исследователь Эдуард Фридрих Пёппиг (1798–1868) обнаружил это растение в Амазонии, опубликовал его первое описание и назвал Эуриалией амазонской. В 1837 году, наконец, Джон Линдли (1799–1865) переименовал растение в честь королевы Виктории, дав старт его славе в ботанике.
Нам это растение интересно не тем, что оно очаровало людей со всего мира своей элегантностью и размерами, а тем, что оно пробудило фантазию архитекторов и инженеров поразительной прочностью своих листьев. Виктория амазонская – звезда любого уважающего себя ботанического сада – быстро стала знаменитостью не только в кругу ученых и любителей ботаники, но и среди широкой публики. Это растение в конце XIX века было чрезвычайно популярным. Его изображения публиковались на тканях, в книгах, на открытках и обоях, восковые изображения его листьев вошли в большую моду.
Листья Виктории амазонской, водного растения из семейства нимфейных (Nymphaeaceae), могут достигать двух метров в диаметре.
Иллюстрации с сидящими на огромных листьях младенцами привлекали внимание любопытных к этому экзотическому водному растению. Само собой, поразительное строение листев не ускользнуло и от внимания специалистов: как лист растения способен выдерживать груз в 45 кг без повреждений, деформаций и разрывов? И возможно ли воспроизвести эту удивительную структуру?
