Помоги проекту - поделись книгой:
Тот же принцип «сэндвича» был применен в авиационной промышленности при создании исключительно прочных и легких металлических оболочек-стенок с совершенно ровной поверхностью (фото 24). Большая заслуга в деле изучения «технических» возможностей растений и животных и использования их для нахождения принципиально новых инженерных решений принадлежит авиаконструктору Генриху Хертелю. Результаты очень точных математических исследований полета колибри и передвижения в воде быстроплавающих рыб он перенес в сферу решения аналогичных проблем при конструировании, например, несущих винтов вертолета или движительных устройств корабля. Хертель не раз показал, в какие тупики может завести ту или иную отрасль промышленности, и, прежде всего, самолетостроение, применение лишь традиционных методов конструирования без внесения в них элементов развития.
Сверхпрочные тканые и нетканые материалы
Прочность конструкционных материалов, изготовляемых из пластических масс (маты, панели, пленки), можно повысить путем армирования их стекловолокном. Исследователи многих стран приложили немало усилий, чтобы определить, все ли виды стеклянных волокон и способы скрепления их между собой в нити и в ткани разного плетения одинаково хороши для эффективного армирования и нет ли здесь каких-либо существенных различий. Если различия существуют, то как создать идеальную волокнистую структуру? Результат ошеломляет: стеклянные волокна тем прочнее, чем они тоньше. Но это вовсе не значит, что более тонкое волокно труднее рвется, просто при уменьшении диаметра волокна вдвое прочность на разрыв уменьшается в гораздо меньшей пропорции. Чтобы повысить долговечность пластмасс, целесообразнее применять стеклоткани, в которых тонких стекловолокон содержится больше, чем толстых. Но это лишь одно чрезвычайно важное открытие. Другое не менее важное знание состоит в том, что наиболее благоприятное соотношение длины и толщины стеклянной нити составляет 200:1. Большая длина уже не будет способствовать дальнейшему повышению прочности изделия, к тому же возникают технологические трудности, связанные с необходимостью равномерно распределить волокна в массе пластика. Лабораторные исследования привели к созданию промышленных стеклопластиков различных типов. Таков итог эволюционной разработки идеи, выдвинутой в противоположность приемам жесткого конструирования (фото 25).
Как же решили растения в процессе эволюционного развития проблему создания прочной клеточной оболочки? Ответ не будет неожиданным: эволюция дала такой же результат, как и разработка идеи стеклопластика. Структура стенки растительной клетки практически не отличается от структуры синтетических материалов, армированных стекловолокном (фото 26). Для нас, людей, этот факт служит доказательством правильности наших научных изысканий.
В тех случаях, когда прочность, создаваемая путем использования короткого неориентированного стекловолокна, оказывается недостаточной, промышленность вместо стекломатов применяет тканые стекловолокнистые материалы (фото 27). Вполне оправдывает себя на практике стеклянная ткань с простым, крестовым переплетением нитей, например ткань саржевого плетения. Аналогичная картина наблюдается и в природе: структуру, похожую на крестовое плетение, имеют клеточные оболочки тех тканей, которые подвергаются значительным механическим нагрузкам (фото 28).
Математика с точностью до одной тысячной процента
Золотое сечение
Растения — подлинные рационалисты. И именно это их свойство объясняет, почему представители разных семейств растений неизменно «применяют» одни и те же оказавшиеся наиболее удачными архитектурные принципы. Особенно широко распространен в мире растений принцип наиболее рационального использования пространства, в первую очередь при закладке тех органов растения, которые затем развиваются в огромном количестве. При этом безразлично, идет ли речь о листьях на стебле, о чешуйках на шишках хвойных деревьев, об изобилии цветков, а затем семян в крупных корзинках подсолнечника или о пучках колючек на бородавчатых выростах у кактусов. Все они в процессе своего развития размещаются в пространстве таким образом, чтобы занять в нем минимальный объем. Подобно тому, как умелые руки винодела создают в винном погребе строгий геометрические конструкции из укладываемых на хранение бутылок с вином, так и полностью сформировавшиеся органы растений располагаются по отношению друг к другу в строго определенном порядке.
Постоянно повторяющаяся в природе и все же каждый раз по-новому воспринимаемая картина целесообразного размещения ее элементов в пространстве не могла не обратить на себя внимание человека.
Вольно или невольно человек берет за образец окружающий его мир, когда он стремится воспитать в себе эстетические чувства, суждения и вкусы. Художественное восприятие формы человеком возникает, развивается и обогащается в процессе постоянного, непрерывного общения его со всем тем, что его окружает. Испокон века все здоровое и естественное является для нас красивым, гармоничным, все противоестественное, аномальное, нездоровое воспринимается как нечто уродливое, безобразное и диссонирующее. И если один и тот же архитектурный принцип, тысячекратно варьирующий в царстве флоры, вновь и вновь оказывается в поле зрения человека, вечного ученика окружающего его мира, то это не проходит бесследно. В 1958 году один из английских специалистов в области бихевиористики провел с группой лиц небольшой эксперимент. Из набора прямоугольников (фото 29) он предложил выбрать те, которые испытуемых сочтут самыми красивыми по форме. Большинство опрошенных (35 процентов) без промедления указали на фигуру, стороны которой соотносятся между собой в пропорции 21:34. Соседние фигуры также были оценены высоко, соответственно 20 процентов верхняя фигура, а 19 процентов — нижняя. Все остальные прямоугольники получили не более 10 процентов голосов каждый. Этот тест — не только чисто, статистический эксперимент, он отражает реально существующую в природе закономерность. Известно, что в мире растений наиболее часто наблюдаются те же самые пропорции. Впрочем, причины здесь уже не эстетического порядка.
Математикам и людям искусства соотношение 21:34, а точнее 0,618034... :1 (математически это число имеет вид:
Как проявляется золотое сечение в природе, можно видеть на фото 30 и 31. На первом из них изображен шаровидный кактус
Если смотреть на тот же кактус со стороны (фото 31а), то обнаруживается, что спирали на сравнительно небольшом участке поверхности кактуса выглядят как прямые линии, идущие по диагонали сверху вниз и слева направо или снизу вверх и справа налево. На фото 31б отображена построенная мною растровая сетка, в точности передающая диагональное расположение прямых оригинала. Хорошо видно, что прямые, идущие в одном направлении, имеют меньший наклон, чем прямые, идущие в противоположном направлении. При атом линии с различным наклоном располагаются на сетке так, что если вдоль горизонтальной прямой, проведенной от точки 0/0, начать считать диагонали, то в целом окажется что на 0,618... диагональ, наклоненную вправо, приходится одна диагональ с левым наклоном. Читатель вправе задать вопрос: а так ли это на самом деле? Ведь не может быть дробных прямых, которые могли бы быть сосчитаны. Но на рисунке отчетливо видно, что вначале примерно на две диагонали, имеющие наклон вправо, приходятся три, наклоненные влево (2:3=0,666), затем приблизительно на три с наклоном вправо — пять, имеющих наклон влево (5:8=0,625), и т. д. При этом точка пересечения диагоналей будет лежать тем ближе к горизонтальной прямой, чем точнее оказывается приближение к числу 0,618...
Если можно было бы дать аналогичную панорамную развертку растровой сетки, которая охватила бы целиком все растение, то обнаружилось бы, что на 21 диагональ с правым наклоном приходится 34 диагонали, у которых наклон в левую сторону, и что конечная точка нашей развертки точно совпала бы с ее началом (точка 0/0). Созданная таким образом сеть линий оказывается в эстетическом отношении столь же оптимальной, как и прямоугольник, построенный по принципу золотого сечения. Комплекс линий, имеющих вполне определенный и в то же время различный наклон, придает полю изображения эмоциональное внутреннее напряжение и одновременно строгую уравновешенность. Эти принципы композиционного построения художественного произведения присущи многим полотнам старых мастеров живописи.
Мы наложили растровую сетку на репродукцию картины Тициана «Вакх и Ариадна» (фото 32). Все основные линии перспективы совпадают с растром. Даже множество второстепенных для сюжета деталей и форм художник поместил в то поле внутреннего напряжения, на котором и построена вся картина. Обратите внимание на виднеющийся на горизонте небольшой холм в правой стороне полотна рядом с церковной колокольней, на ветви большого дерева, на очертание кучевого облака, лежащего под созвездием, на задние лапы и линию живота крупной дикой кошки, на направление оси опрокинутой вазы, на воздетую правую руку сатира в венке из виноградных лоз в правом углу холста и, наконец, на поднятую ногу лошади.
Тому, кто посчитает это делом случая или полагает, что картина Тициана является исключением, мы рекомендуем перенести растровую сетку на прозрачную бумагу и затем наложить ее на репродукции некоторых художественных полотен. Он будет изумлен тем, насколько часто композиции картин станут повторять динамику золотого сечения вплоть до ее зеркального отражения.
Такие произведения, как «Ливийская сивилла» Микеланджело, «Поклонение пастухов» Тинторетто, «Мадонна с длинной шеей» Пармиджанино, «Азия» Тьеполо (зеркальное отражение!), «Вакханалия» Пуссена, «Драка крестьян при игре в карты» Брауэра или «Праздник любви» Ватто (зеркальное отражение!), — это немногие примеры, которые лишь подтверждают общую закономерность.
Во все времена художники, осознанно или неосознанно, учились постигать законы эстетического восприятия, наблюдая природу. Живописцев всегда пленяла простая и одновременно рациональная геометрия форм биологического роста.
Класс точности, как у сапфировой иглы
«Математически точно, геометрически правильно» — это лучшие оценки, которые можно дать той или иной технической конструкции. Выше уже приводились примеры того, с какой экономностью растения используют пространство. Не менее удивительна прецизионная точность геометрических форм растений.
На фото 33, 34, 35 показаны три совершенно различные иглы. Две из них созданы руками человека, одна — ботанического происхождения. Все три настолько малы, что их можно детально разглядеть только под микроскопом: длина каждой из игл менее 2 миллиметров. На снимке они изображены в 50-кратном увеличении.
На первой фотографии мы видим кончик прецизионной иглы высшего класса, применяемой в медицине для наложения швов. При разглядывании ее невооруженным глазом создается впечатление, что игла равномерно утончается к своему острию. В действительности же игла спереди заточена. Заточка, однако, проведена грубо и асимметрично, а самый кончик острия даже загнут. Загнутые концы не единичный случай, а практически норма в производстве прецизионных игл.
Напротив, игла, которую мы видим на фото 34, с технической точки зрения выполнена безупречно: сама игла сужается в высшей степени равномерно, а ее острие заканчивается аккуратным закруглением. Перед нами самый кончик колючки кактуса, общая длина которой достигает нескольких сантиметров. Безукоризненность ее внешней формы, включая мельчайшие детали, ничем не уступает точности обработки сапфировой иглы, применяемой в радиотехнике (см. фото 35). Технологически же колючку кактуса было бы гораздо труднее изготовить, поскольку она вдвое тоньше иглы пьезоэлектрического звукоснимателя. С помощью этой колючки проигрывались граммофонные пластинки, и что же — воспроизведенный звук оказался лучшего качества.
У читателя, однако, может возникнуть вопрос, а как, собственно, все то, о чем он только что прочитал, сочетается с тематикой книги в целом. И в самом деле, настало время рассказать о том конструкционном материале, используя который растение решает все свои проблемы. Велико многообразие форм, громадных и микроскопически малых, которые выработал растительный мир за тысячелетия своего эволюционного развития. И все они построены из одного и того же материала — из живых клеток.
Там, где мы, люди, применяем сталь и стекло, бетон и асбоцемент, бумагу и картон, полиэфирные смолы и стекловолокно, проволоку и стальные канаты, дерево, песок и гравий, жесткие пенопласты и легкие металлы, сплавы и сапфир, растения имеют в своем распоряжении лишь один-единственный конструкционный материал — ткани, состоящие из клеток. Но при этом они так же хорошо, как и мы, а вероятно, даже лучше справляются со множеством технических и экологических проблем.
Молодые клетки разнообразных растительных тканей похожи друг на друга как две капли воды. Лишь позднее, в процессе роста, клетки дифференцируются, все более и более изменяясь, пока их строение не станет полностью соответствовать той функции, которую им предстоит выполнять. Одновременно различные клетки оптимально взаимодействуют друг с другом. Разделение труда и координация усилий — это два понятия, которые в представлениях людей, к сожалению, часто исключают друг друга. Напротив, в мире растений оба принципа наилучшим образом реализованы на пути приспособления к окружающему миру.
Можно предполагать, что именно ограниченность в выборе конструкционного материала, по-видимому, вынуждает растение использовать его наиболее рационально, приводя в каждом конкретном случае к оптимальному решению благодаря постоянной обратной связи с окружающей средой. В этом допущении, быть может, скрыта одна из возможностей, которой человек должен воспользоваться уже в ближайшем будущем. По мере того как будут истощаться запасы природных материалов, мы будем вынуждены укрощать присущий нам дух расточительства. Нам следует серьезнее задумываться над тем, как можно, довольствуясь немногими средствами, решать многие стоящие перед нами задачи.
Решение транспортных проблем
Через реки, озера, моря
Освоить Землю. Не почву, глину, песок, горные породы и так далее, а земной шар как таковой. Но известно, что около двух третей поверхности нашей планеты покрыто водой. В таком случае освоить Землю означает также освоить и водную стихию. Человек пытался делать это по-своему, растения — по-своему. Человеку «удалось» многое: он сумел загрязнить ручьи, реки и даже моря и океаны до размеров, угрожающих самой жизни, и стал причиной опасного снижения запасов растворенного и воде кислорода. Американские ученые полагают, что если и впредь реки Земли будут продолжать сбрасывать в Мировой океан все увеличивающиеся количества отбросов и ядовитых веществ, то может оказаться, что к концу столетия в его водах нельзя будет поймать ни одной рыбешки, что погибнут водоросли — главные поставщики кислорода в атмосферу Земли, и тогда наземная растительность окажется не в состоянии одна восполнять израсходованные количества кислорода. Вот такими методами человек пытается «осваивать» водную стихию! Напротив, растения не только приспособились к обитанию в воде, но научились при этом очищать и осветлять воду и даже обогащать ее кислородом. Человек нередко разрушает окружающую среду, с тем чтобы поставить ее себе на службу. Растения же всячески сохраняют и поддерживают ее ради той же цели.
Разумеется, было бы неразумно упрекать человека в том, что он не превратил водные просторы Земли в место своего обитания. Человек — не водное растение и не рыба, а технические возможности имеют свои рациональные пределы. К тому же нельзя быть полностью уверенным в том, что грядущие поколения из-за нехватки места на суше все же не будут вынуждены переместить свои жилые и производственные постройки под воду или по крайней мере освоить с той же целью поверхность морей и океанов.
Но сегодня эта вероятность всего лишь предполагается. [13] Здесь же я намереваюсь сравнивать лишь сравнимое. В области использования водной поверхности — это в первую очередь проблемы судоходства. Человек бороздит просторы морей с доисторических времен. Люди каменного века уже умели строить суда, выдалбливая их из цельного ствола дерева, сплетая лодки и плоты из стеблей тростника или сшивая их из шкур убитых животных. За 1500 лет до нашей эры мужественные финикийцы отваживались выходить далеко в открытое море.
История гибели судов столь же стара, как и история самого судоходства. Огромные сокровища навсегда погрузились вместе с затонувшими кораблями в морскую пучину. За прошедшие столетия и тысячелетия океан поглотил целые флоты. Еще и сегодня не проходит недели, дня, чтобы в море не гибли суда, а вместе с ними не исчезали бы безвозвратно ценности, созданные трудом человеческих рук. Статистические службы крупных международных страховых компаний утверждают, что в среднем ежегодно гибнет от 300 тысяч до 500 тысяч регистровых тонн, приходящихся на суда водоизмещением более 500 брутторегистровых тонн. А сколько пропадает без вести судов и суденышек меньших размеров?
Много путешествуют по воде и растения: по ручьям, рекам, морям, океанам. Но сколь совершенные меры безопасности предусмотрела для них природа! Их «суда» практически непотопляемы, выдерживают серьезные столкновения с плывущими по воде предметами, умеют противостоять силе прибоя и вовремя уклониться от встречи с торчащими из воды утесами.
В принципе растения «освоили» ту же технику плавания, какую освоил и человек. Им знаком и челн, то есть полый и открытый сверху поплавок; и понтоны, тот же полый поплавок, только полностью закрытый (фото 36); и плот, держащийся на воде не за счет связанных вместе понтонов, а исключительно благодаря свойствам материала, из которого он выполнен.
С примером использования растениями принципа челна читатель уже познакомился в первом разделе книги, где говорилось о Виктории регии. Но ее листья, которые легче воды, обладают также способностью держаться на воде, подобно плотам (молодые растения Виктории используют именно этот принцип). Высокие борта листьев превращают их одновременно и в превосходные «челны», которые очень прочны и в состоянии выдержать солидный груз. На фото 6 снят лист Виктории регии с сидящей на нем молодой девушкой. Ее вес составляет почти 40 килограммов, и тем не менее нет опасения, что лист потонет или что его может залить водой. Гигантский лист площадью около 3 квадратных метров погружается в воду всего на 2 сантиметра. Поэтому при обычных условиях лист Виктории регии практически не может затонуть.
Претендовать на высокий уровень обеспечения прочности может и один из самых лучших мореплавателей в мире растений — кокосовый орех. Если в технике обычно принято устанавливать пятикратный запас надежности, то в данном случае этот запас намного больше. Плод кокосовой пальмы — кокосовый орех имеет прекрасную оснастку, которая позволяет ему, используя течение, беспрепятственно пересекать бухты и заливы, моря и даже океаны в поисках нового места обитания. Этот вид пальмы предпочитает всем другим краям морские побережья и имеет склонность к дальним морским путешествиям. Кокосовый орех использует два принципа плавания: принцип плота и понтона. Твердая скорлупа ореха покрыта сверху толстой оболочкой из жесткого, эластичного и в то же время рыхлого волокнистого материала. Оболочка настолько легка, что в состоянии одна удержать кокосовый орех на плаву. С внешней стороны ее ограждает от возможных повреждений гладкая кожура. Если орех попадает в полосу прибоя и кожура разорвется из-за трения о песок и камни, оболочку защитят от истирания кокосовые волокна. Они необычайно крепки и поэтому являются излюбленным материалом для изготовления местными жителями красивых циновок. Но даже если долгое, порою продолжающееся многие месяцы морское путешествие в конце концов разрушит оболочку-плот, семя не погибнет. Остается еще крепкая скорлупа ореха, предохраняющая внутреннюю полость от проникновения в нее морской воды, и орех продолжит плавание уже в качестве понтона.
Таким образом, основная задача — уберечь находящееся внутри ореха мясистое семя от возможных повреждений на протяжении всей длительной и многотрудной одиссеи — решается наилучшим образом.
Однако этим не исчерпываются меры безопасности, без которых невозможна успешная «колонизация» заморских стран. Когда в конце долгого пути кокосовый орех наконец прибьется к берегу, он, разумеется, не найдет там себе «удобного гнездышка» с влажной плодородной почвой. Скорее всего, прибой занесет его в какую-нибудь соленую лагуну с песчаным дном. Но путешественнику это не страшно, ибо весь нужный ему провиант у него с собой. Питательная сочная мякоть плода содержит в больших количествах растительные жиры и белки, столь необходимые для развития будущего проростка. Не забыты и запасы пресной воды, без которой не могут обойтись молодые всходы, — это знаменитое кокосовое молоко.
У растений — обитателей морских побережий — можно наблюдать большое разнообразие семян и плодов, умеющих плавать, подобно кокосовому ореху. Все они по своим размерам достаточно велики и в то же время плавучи, что благоприятствует их распространению при помощи морских течений.
Весьма интенсивное «судоходство» поддерживают и растения внутренних водоемов, и среди них самые обыкновенные кувшинки. Их плавающие семена, доверившись волнам и течениям, гонимые ими, в конце концов пристают к новым берегам.
Но, расселяясь при помощи воды, сами растения остаются при этом пассивными. Они лишь используют морские течения и, не тратя собственной энергии, переносятся ими на большие расстояния. Но есть в мире растений и настоящие пловцы, которые передвигаются в воде достаточно активно. Движительные аппараты, которые они используют при этом, по своим характеристикам намного превосходят технические системы, применяемые в наши дни на водном транспорте. Совершаемые ими движения подобны движениям хвостового плавника рыбы. Активно плавают в воде бактерии, одноклеточные Жгутиковые, половые клетки многих водорослей, грибов, мхов, папоротников. Большинство из них перемещается посредством довольно сложных гребных движений, производимых жгутиками. На фото 37 показаны три различных типа движений, которые совершают жгутики одного и того же растительного микроорганизма. Возможность имитировать удар хвостового плавника рыбы или взмах крыла птицы представляет для конструктора весьма заманчивую цель. Орган передвижения у живых организмов, будь то жгутик, плавник рыбы или крыло птицы, в каждой отдельной фазе движения непостижимо верно адаптируется к складывающимся условиям обтекания внутри водного или воздушного потока. Существующие технические системы не в состоянии пока достичь этого даже в первом приближении.
Создание гребных и авиационных винтов с переменным углом атаки лопастей — первая и весьма слабая попытка конструкторов создать гибкие движительные устройства. В этой области уже на протяжении многих лет проводит опыты профессор Хертель, который, работая в авиастроении, стремится в своих поисках брать за образец природу. В Высшей технической школе Берлина он испытывает модели судов, которые оснащены установками, в общих чертах копирующими движения хвостового плавника рыб или жгутика одноклеточных организмов. Первые полученные результаты сам Хертель характеризует как «поразительно хорошие». По его словам, коэффициент полезного действия этих пока еще довольно жестких конструкций достигает 50—60 процентов. Можно предполагать, что механизм, полностью имитирующий движение жгутика и несравненно более приспособленный к условиям обтекания, будет иметь к.п.д. почти 100 процентов. Следовательно, этот механизм практически без потерь станет использовать энергию движения по ее прямому назначению. Но сегодня во многих областях техники такого рода конструкция все еще продолжает оставаться недостижимой мечтой.
Мирные стрелки
Существует мнение, что лишь систематическая разработка средств разрушения якобы позволяет науке и технике добиваться крупных успехов. Но совершенно очевидно, что стимулировать таким путем технический прогресс чересчур дорого и опасно. К тому же это окольный путь. Согласно другому суждению, появление некоторых видов новой техники, используемых ныне в мирных целях, было бы вообще немыслимо, если бы они вначале не предназначались только для военных нужд, поскольку, мол, возможности их мирного применения выявляются значительно позднее. На это можно возразить, что последнее следует отнести на счет неумения человека правильно распознавать и конструктивно, гибко решать проблемы повседневной жизни. Любопытно, что растения также имеют в своем арсенале изобретенные когда-то людьми катапульты, рычажные метательные аппараты, пневматические ружья и прочие взрывные устройства, хотя они никогда и ни на кого не нападали, и что растения сами являются прекрасными баллистиками, хотя они никогда и ни на кого не сбрасывали бомб. Растения осуществили то, что иной человек сочтет за невозможное: они научились стрелять не воюя.
Из громадного числа хитроумных способов того, как стреляют растения, мы подробнее остановимся лишь на трех. Принцип действия пневматического ружья напоминает способ, каким плодовые коробочки некоторых видов сфагновых мхов разбрасывают свои споры. Почти зрелые коробочки этих растений лишь вдвое больше булавочной головки и имеют сферическую полую внутри форму. На последней стадии созревания эти крошечные образования сильно усыхают, примерно на одну четвертую своего первоначального размера, шаровидная форма полностью утрачивается, и коробочка трансформируется в миниатюрное подобие ружейного ствола, верхняя часть которого плотно прикрыта откидывающейся изнутри крышкой. Поскольку содержащийся в коробочке воздух в процессе ее усыхания не может выйти наружу, его давление возрастает, достигая в конечном счете около 4 атмосфер. Для сравнения скажем, что давление воздуха в покрышках легковых автомобилей вдвое меньше. Непосредственно за крышкой, словно заряд картечи в охотничьем патроне, располагаются споры мха. В самый критический момент сморщивания спороносной коробочки крышка отскакивает, а сжатый воздух, расширяясь, с силой выбрасывает наружу содержимое (споры). При этом можно услышать легкий шум, создаваемый выходящим под давлением воздухом, и визуально наблюдать движение опустевшей коробочки под воздействием силы отдачи. Микроскопические снарядики летят на 40 сантиметров вверх и, если коробочка наклонена, на расстояние более 2 метров в сторону. Для орудия, размеры которого едва ли превышают один миллиметр, это превосходный результат. Но здесь гораздо большее значение имеет высота, а не дальность стрельбы, поскольку спорам необходимо прежде всего покинуть зону приземного слоя воздуха, а обо всем остальном позаботится ветер. Именно поэтому стволы миниатюрных орудий направлены почти всегда вертикально вверх.
Широко распространенный в средиземноморских странах бешеный огурец, напротив, не может рассчитывать на помощь ветра. Поэтому он стреляет не легкими, как пыль, спорами, а семенами, которые крупнее и тяжелее, чем все только что описанное нами орудие. К тому же растение стреляет не вертикально вверх, а под наиболее благоприятным для дальней стрельбы углом возвышения, величина которого колеблется в пределах 50—55 градусов. Читатель, обладающий познаниями в области физики, вправе возразить, что, мол, наибольшей дальности полета снаряда можно достичь при угле возвышения 45 градусов. С математической точки зрения дело обстоит именно так, но бешеный огурец, ведя «огонь», должен учитывать помехи, создаваемые листьями, которые встают на пути его семян, если те летят по более плоской траектории. Угол «обстрела», несколько превышающий 50 градусов, позволяет успешно миновать эти препятствия.
Бешеный огурец стреляет по принципу работы пистолета-распылителя, который применяется для распыления красок при нанесении их на какую-либо поверхность. Сам плод формой и размерами напоминает продолговатую сливу и имеет очень прочные стенки. При отделении зрелого плода от плодоножки в месте отрыва образуется отверстие, через которое почти в то же мгновение выбрасывается смесь из клейкого сока и семян (фото 38). Это вызвано тем, что содержимое плода находится под высоким давлением (почти 6 атмосфер). К тому же стенки плода создают дополнительное давление в момент выстрела. Дальность стрельбы исключительно высока: расстояния, превышающие 12 метров, совсем не редкость. Скорость полета семян достигает почти 10 метров в секунду.
Совсем по-иному стреляет циклантера
Вся конструкция находится в состоянии динамического напряжения под давлением в 14—16 атмосфер, что почти в 10 (!) раз превышает давление в автомобильных покрышках. При легком касании или небольшом сотрясении створки «ракушки» моментально распахиваются, рычаг выпрямляется и, подобно праще, посылает семена на расстояние до 3 метров.
Некоторые другие растения (например, виды дорстении) столь же успешно работают при более низких давлениях. Они расселяют свои семена, используя тот же принцип, который применяют наши дети, когда стреляют косточками вишен, зажимая их между большим и указательным пальцами. Дальность стрельбы подобных «отжимных» орудий равна 5 — 7 метрам.
Ветряные мельницы, парашюты и планеры
Веселые четверостишия юмориста Хайнца Эрхардта приписывают безобиднейшему одуванчику довольно воинственные намерения. Вот он — типично человеческий подход к явлениям природы! Впрочем, в стихах содержится и доля истины. Во-первых, и в самом деле одуванчик посылает своих «парашютистов», только дождавшись хорошего ветра. Во-вторых, «отбившиеся от группы» десантники у одуванчика скорее правило, чем исключение. То и другое совершается вполне преднамеренно, ибо растение стремится заселить как можно больше новых земель. Его крохотные летающие плодики-парашютики необычайно легки и приспособлены для переноса их ветром (фото 39). Однако, созрев, они не отправляются тотчас же в полет с первым веянием ветерка. Они, подобно многим другим воздухоплавателям из мира растений, терпеливо ожидают того момента, когда потянет хороший ветер. И лишь тогда, когда будет достаточно сухо, когда станет в меру тепло и когда, наконец, воздух вокруг придет в движение и это будет не мгновенное легкое дуновение, а ровно и энергично дующий ветер, только тогда плоды-парашютисты рискнут покинуть отчий дом и отправиться в далекое воздушное путешествие. Для того чтобы не пропустить этот благоприятный момент, само растение регулярно «оценивает» состояние погоды: относительную влажность воздуха, температуру и силу ветра. Точно так же многие деревья, прибегающие к услугам воздушных потоков как к транспортному средству, выбрасывают десант из пыльцы или семян преимущественно в первые, как правило, ветреные послеполуденные часы. В этих случаях дальность полета бывает наибольшей.
Поделиться книгой: