Архивная версия / archive version:

Проект «Архи всЁ» переехал на сайт www.cih.ru
This project was moved to the www.cih.ru

данная версия не обновляется и может быть недоступной через некоторое время

^{см. также: СНиПы | Архитектура | Модерн | Новости | Строительство}

Вы можете найти необходимую информацию на сайте cih.ru / You can find the necessary information on the cih.ru website:

Пример 1.

Тема : Исследование вертикальных конструктивных форм живой природы ( Ю . С . Лебедев , В . Ф . Жданов при участии Л . И . Беловой ).

В 1970 — 1980 гг . с целью изучения геометрических свойств вертикальных конструктивных форм биологических объектов и разработки методов архитектурно - бионического моделирования этих объектов были предприняты исследования купальницы европейской ( Trollus suropalus L ) — многолетней травы из семейства лютиковых ( Ranunculaceae ). Эта трава , зацветающая на девятый год желтыми и желто - оранжевыми красивыми цветами , известна также по широко распространенным местным названиям , например " жарки ", " жаркий цвет ", " авдотка ", " сиверушка ", " прикрыт " и др .

Сбор экземпляров купальницы на стадии цветения осуществлялся в Подмосковье (50 экз .) и на Кольском полуострове в Заполярье (31 экз .). Измерения весовых и геометрических характеристик производились на месте в условиях полевой лаборатории . Линейные размеры — длина ( высота ) несущего стебля растения , длина междоузлий измерялись с точностью ?0,5 мм ; предельная относительная ошибка измерений диаметра междоузлий , а также веса органов и в целом всего растения не превышала ± 10%.

Высота несущего стебля купальницы , измеряемая от корне­вой шейки растения до основания чашелистника цветка , изме­ няется в пределах 37 — 78 см . Вероятностное распределение данного параметра соответствует нормальному закону ( рис . 2); среднее его значение для всех собранных экземпляров равно 55,1 см ; коэффициент вариации ?16%. Различие средних значе­ ний длины стебля растений , собранных в Заполярье и Подмос­ковье , статистически незначительно . Однако имеется статисти­чески достоверное различие в вариациях этого параметра : для растений Заполярья коэффициент вариации данного параметра равен 19%, в то время как для купальницы из Подмосковья этот коэффициент составляет 13%. Возможно , что уровень вариации высоты растений и других характеристик зависит от степени и характера проявления абиотических факторов среды обитания .

Несущий стебель купальницы содержит не более восьми междоузлий . Из табл . 1 видно , что наиболее распространены растения с 3 — 4 узлами (4 — 5 междоузлий ) на стебле .

Вероятностное распределение размещения узлов на стебле растений имеет полимодальный характер ( рис . 3); особенно следует отметить две устойчивые моды , соответствующие клас­ совым интервалом распределения со средним значением 0,425 и 0,575. При сравнении вероятностных кривых на графиках рис . 3 видно , что эти моды характерны для растений как Запо­лярья , так и Подмосковья . Наличие этих мод обусловлено , по - видимому , внутренними генетическими факторами , присущими данному виду растений ; их проявление не зависит так жестко от абиотических факторов среды обитания , как для других мод . Вариации размеров междоузлий ( или расстояний от корневой шейки стебля до какого - либо узла ) характеризуют адаптацион­ ные , приспособительные свойства растений к изменяющимся условиям среды . Как видно из схемы рис . 4, на которой пред­ставлена декомпозиция распределения высот узлов стебля , средние относительные значения этого параметра для вышеопи­ санных модальных классов равны 0,427 ( растения Заполярья и Подмосковья ), 0,573 ( растения Подмосковья ) и 0,618 ( расте­ ния Заполярья ) соответственно .

Статистическая обработка измерений длин междоузлий показала , что средние значения относительных величин данного параметра хорошо согласуются с числами , функционально свя­занными с " золотым сечением ". В табл . 2 представлены число­ вые ряды , выражающие средние значения длины междоузлий растений с различным числом узлов , а также обитающих в различных климатических и почвенно - растительных условиях

Линейные размеры междоузлий даны относительно максимальной высоты ( длины ) стебля ( позиция О ) растения изме­ренной от корневой шейки стебля до основания чашелистника.

Здесь : 1, II — растения произрастающие в Заполярье и Под­ московье соответственно ; цифровой индекс указывает на число узлов стебля . Нумерация узлов соответствует схеме , приведен­ ной на рис . 4;

*? • '? — обобщенные статистические модели расположения узлов на стебле растений Заполярья и Подмосковья соот­ ветственно .

На графике рис . 5 видно , что вариация длин междоузлий по мере продвижения к вершине побега убывает в среднем с 50 до 15%. Этот факт указывает на определенную корреляцию размеров междоузлий и уменьшение адаптационных возможностей ( в геометрическом плане ) растений по мере их роста .

Рис . 4. Вероятностное распределение расстояний вдоль стебля растения Trollus euro ­ palus L от корневой шейки до П .- го узла , ) ? , l i ? — экземпляры купальницы , собранные на Кольском п - ве в Заполярье и Подмосковье соот­ ветственно ( за единицу принято расстояние от корневой шейки стебля до основания чашелистника цветка )

Последова тельное суммирование длин междоузлий побегов купальницы приводит к статистическим моделям размещения узлов вдоль стебля растения . На схеме рис . 3 видно , что характер размеще­ ния узлов определяется их числом и местом обитания растения . При этом для растений Заполярья размеры верхних междоузлий систематически оказываются большими , чем размеры аналогич­ ных междоузлий стеблей растений Подмосковья .

Измерения диаметров междоузлий показывают , что их относительные значения также можно представить в виде число­ вого ряда , каждый член которого является функцией " золотого сечения ". Наибольшее значение диаметра характерно для верх ^ него конца первого междоузлия ; среднее значение 3 мм . Наи­ меньший диаметр соответствует верхнему концу последнего междоузлия ( основание чашелистника цветка ); среднее его значение находится в интервале 1,8-1,9 мм . Коэффициент ва­риации диаметров каждого междоузлия равен в среднем 17%.

На основании полученных результатов можно построить раз­личные геометрические модели стебля купальницы . Одна из та­ ких моделей и ее геометрические характеристики представлены на рис . бив табл . 3. На поперечных разрезах стебля ( в произ­вольном масштабе относительно размеров конструкции ), за­рисовки которых были сделаны в полевых условиях , видно , что у основания конструкции ( первое междоузлие ) фигура сечения имеет форму окружности , которая затем сменяется формой многоугольника с 13 (11-15) вершинами ( второе междоуз­ лие ) , переходящего по мере продвижения к вершине в восьми­ угольник ; при этом изменение фигуры сечения сопровождается ее вращением , а ребра жесткости - каннелюры — образуют вин­ товую поверхность .

Из рис . 6 видно также , что конструктивные свойства стебля постоянно изменяются от корневой шейки к основанию чаше листника цветка ; эти изменения качественно согласуются с изменением объемного веса стебля растения ( рис . 7) ( интерес - Измвняется этот " араметр у современных высотных зда

Рис . 7. Изменение удельного объемного веса междоузлий вдоль стебля растения Troiks europalus ( точки —экспериментальные данные ; кривые проведены визуально

Соотношение диаметра стебля растения и его высоты равно примерно 5 х 10 — 3, т < е . высота растения примерно в 200 раз больше его диаметра . Однако из этого не следует однозначный вывод о возможности создания архитектурных или инженер ных сооружений с подобным соотношением параметров , так как речь идет не о физическом , а о геометрическом подобии .

Как видно из табл . 4, масса стебля наиболее изменчивая характеристика ( коэффициент вариации 46%)

Таблица 4. Геометрические и физические характеристики стебля Troiius europalus L на стадии цветения ( экземпляры собраны

Рис . 6. Геометрическая моддель стебля растения Trotоlus europalus L ( тип Т I ) Продольный разрез с указанием вершины стебля
относительных размеров и их диаметров и поперечные разрезы стебля, наблюдаемые от основания.

вероятностное распределение массы растения в целом ( без учета корней ) удовлетворительно аппроксимируется функцией равномер ного распределения ; в среднем масса индивидуального растения составляет 3,6 * 1,5 г , т . е . в 2 раза выше среднего значения массы стебля .