Растения - гениальные инженеры природы

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.

Фото 33. Сильно увеличенное изображение верхнего, длиной всего два миллиметра, отрезка прецизионной иглы. Под микроскопом можно видеть, сколь грубо обработан самый ее кончик.

Фото 34. Выполненное в том же масштабе изображение колючки кактуса Soehrensia sp., напротив, демонстрирует исключительную степень точности ее «обработки».

Фото 35. Лишь такие изготовляемые с большой тщательностью микроструктуры, как изображенный на атом снимке кончик сапфировой иглы, могут сравниться по точности исполнения с колючкой кактуса.

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?