«Революция растений». Глава из книги

Глава 7. Растения-архитекторы

Здания как ветви

Прожилки, более похожие на ребра — лист растения Виктория амазонская (Victoria amazonica). Благодаря такому строению он способен выдержать огромные нагрузки

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.

Листья Виктории амазонской, водного растения из семейства нимфейных (Nymphaeaceae), могут достигать двух метров в диаметре

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.

Иллюстрации с сидящими на огромных листьях младенцами привлекали внимание любопытных к этому экзотическому водному растению. Само собой, поразительное строение листьев 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?

Фотография Джозефа Пакстона с прекрасным экземпляром листа Виктории амазонской, в теплице Чатсуорт-хауса

Листья Виктории амазонской похожи на гигантские круглые подносы и могут вырастать до 2,5 метра в диаметре, у них приподнятые бортики, а длинный стебель погружен в глубину. Она растет в спокойных водах, укореняясь в придонном иле. Верхняя сторона листа словно покрыта воском, поэтому капли воды на ней не задерживаются; нижняя его часть, погруженная в воду, пурпурно-красного цвета, снабжена шипами для защиты от рыб и ламантинов, которые питаются водными растениями. Воздух, проникающий снаружи в пространства между прожилками, позволяет листьям плавать по поверхности воды. Каждое растение отращивает от 40 до 50 листьев, закрывающих поверхность водоема и перекрывающих свет большинству других водных растений.

Листья Виктории амазонской обладают столь прочной структурой, что они способны выдерживать груз весом в десятки килограммов

В 1848 году судьба Виктории амазонской пересеклась с судьбой Джозефа Пакстона (1803–1865), главного садовника Уильяма Кавендиша, 6-го герцога Девонширского, владельца Чатсуорт-хауса. Благодаря выдающемуся таланту ухаживать за растениями, Пакстон был приглашен в Чатсуорт еще в молодости, когда ему было всего 23 года, в качестве садовника. Как типичный представитель британской аристократии, Кавендиш испытывал настоящую страсть: он владел одним из лучших частных ботанических садов в мире, с несколькими теплицами и дендрарием. В саду герцога рос даже банан, родоначальник тех деревьев, что сегодня поставляют до 40% всех бананов, съедаемых в Европе. Речь идет о банановом дереве с Маврикия, которое Джозеф Пакстон, с присущим ему мастерством, умудрился рассадить в Чатсуорте, описать и посвятить новый сорт своему хозяину — банан получил название Musa cavendishii.

Другой чертой, присущей национальному характеру жителей Туманного Альбиона, была страсть к соревнованиям — так герцог Кавендиш и герцог Нортумберлендский ввязались в спор, кому первому удастся вырастить Викторию амазонскую и добиться ее цветения. Пакстон стал тем человеком, на которого герцог Девонширский поставил все в стремлении к победе, и его выбор оказался правильным. В 1848 году его главный садовник получил семена из Королевских ботанических садов Кью, а через несколько месяцев растение расцвело в отапливаемой оранжерее, благодаря заботливому уходу и воссозданию климатических условий его родины. Цветы растения с гигантскими листьями стали одной из излюбленных достопримечательностей Чатсуорт-хауса, и сама королева Виктория — Пакстон весьма предусмотрительно подарил ей один из великолепных экземпляров — посетила оранжерею в сопровождении французского президента Луи-Наполеона (который позднее стал императором Наполеоном III).

Цветок у этого растения тоже особенный, для его опыления используется весьма оригинальный способ. Виктория амазонская цветет недолго, всего два дня, и ее цветы сначала белого цвета. В первый вечер цветения, когда цветы раскрываются, они благоухают ароматом с нотками ананаса, и сладкий запах привлекает жуков — переносчиков пыльцы. Растение, чтобы быть уверенным, что опылители прибудут в достаточном количестве, поднимает температуру внутри цветка с помощью термохимической реакции. Эта способность достигается за счет процесса эндотермии или термогенеза, которым владеет ограниченное количество растительных видов (только 11 из известных 450 семейств цветущих растений обладают способностью к термогенезу). Все эти растения используют выделение тепла для привлечения опылителей. Приманки для насекомых могут быть разными: некоторые просто согревают опылителя, другие используют тепло для испарения химических веществ, служащих приманкой, третьи имитируют тепло свежего помета млекопитающих, четвертые стимулируют размножение самих мух. В любом случае, если цветок выделяет тепло, он тем самым привлекает опылителей, и Виктория амазонская подтверждает это правило.

В этой фазе цветения цветок еще исключительно женский и готов принять пыльцу, собранную насекомыми на других растениях. Проникая внутрь цветка, насекомые переносят пыльцу на рыльца пестиков, производя оплодотворение: через короткое время лепестки закрываются, запирая насекомых до следующего вечера. На следующее утро цветок преображается в мужской: в нем созревают на тычинках пыльники, в которых содержится пыльца. Вечером цветок опять открывается, сменив цвет: он становится пурпурно-красным, показывая, что оплодотворение произошло. Он больше не пахнет и не выделяет тепло.

Структура обратной стороны листа Виктории амазонской, использованная Джозефом Пакстоном для проекта Хрустального дворца

Насекомые могут выйти на свободу, они все покрыты пыльцой, и готовы продолжать процесс на другом растении (на каждом растении цветет только по одному белому цветку в день). После оплодотворения, выпустив на волю оплодотворителей, цветок закрывается и погружается под воду.

Однако в 1848 году детали этого процесса были никому не известны. В те времена всего один цветок, появившийся на виктории, был уже необыкновенным счастьем для садовника. Слава Пакстона вышла за границы сообщества садовников и ботаников-любителей и распространилась среди обычной публики неспециалистов. Это было только начало будущей истории успеха, который Виктория амазонская принесла Джозефу Пакстону.

Цветы Виктории амазонской в первую ночь цветения имеют белый цвет и становятся розовыми в следующую ночь. За их опыление отвечают жесткокрылые

В 1851 году в Лондоне шла подготовка к первой Всемирной выставке. Это было невероятное событие. Чтобы принять всех гостей подобающим образом, нужно было построить внутри Гайд-парка колоссальный павильон, в который могли бы поместиться делегации со всего света и миллионы посетителей. Это должно было быть сооружение, призванное продемонстрировать все величие Британской империи. Проект Выставки должен был удовлетворять многочисленным требованиям, вдобавок, конструкция не должна была быть постоянной, но при этом должна была быть сооружена за короткое время.

Общий вид Хрустального дворца, построенного в Гайд-парке в 1851 году для первой Всемирной выставки

Стоимость тоже была важным фактором проекта: в соответствии с принципами умеренности, которые царили в Британской империи, сооружение должно было сочетать функциональность с относительной дешевизной. В конкурсе на лучший проект приняли участие лучшие архитектурные мастерские Европы. Комиссия получила 245 проектов, но после длительного изучения... отвергла все.

Ознакомление с проектами, тем не менее, заняло достаточно много времени, и никто не мог себе представить, что среди такого количества разработок, представленных на конкурс, ни одна не будет признана подходящей. До открытия оставались считанные месяцы, но ни у кого не было никакой идеи, что можно придумать для размещения Выставки. В парламенте, в газетах и обществе говорили только о том, как решить столь серьезную задачу за столь краткое время. Были назначены четыре эксперта, которые должны были спроектировать и построить павильон за короткое время. К сожалению, и эта затея провалилась. Над Великобританией нависла угроза выставить себя в самом невыгодном свете в глазах мировой общественности. Выставке, главной целью которой было показать новейшие технологические прорывы и достижения в области предпринимательства Империи, грозило полное фиаско. В этой атмосфере отчаяния и появился Джозеф Пакстон с революционной идеей построить огромное сооружение из стали и стекла, используя готовые модули. Это было гениальное озарение, вошедшее в историю. Пакстон представил проект павильона огромных размеров: площадью 90 тысяч кв. метров, длиной 564 метра, шириной 124 и высотой 39, достаточно вместительное, чтобы туда влезли четыре собора Святого Петра. Конструкция таких размеров не могла бы быть возведена не из готовых модулей, а в этом как раз и заключалась гениальная идея Пакстона. Британские технологии уже позволяли в этот период организовать производство десятков тысяч необходимых деталей. Базовая ячейка представляла собой квадратную раму со стороной около 7,5 метра; соединяя элементы друг с другом можно было построить практически бесконечную стену. Стены внутренних выставочных помещений были тоже собраны из этих же элементов.

Фронтальный вид Хрустального дворца: Пакстон спроектировал радиальные ребра свода, вдохновившись строением листа Виктории амазонской

На серийное производство панелей ушло гораздо меньше времени и денег, чем пришлось бы потратить на классическое сооружение из камня. К тому же после окончания выставки сооружение можно было разобрать и использовать панели в других зданиях. На самом деле, Пакстон предложил возвести оранжерею настолько огромную, что деревья Гайд-парка, росшие на территории, предназначенной для строительства, вполне помещались внутри. Он ведь уже создал несколько подобных сооружений для защиты от холодного климата Англии драгоценных растений из коллекции Кавендиша. Среди его теплиц выделялась одна (Great stove), в которой постоянно топилась огромная печь, обеспечивая тропический климат. Теплица была настолько гигантской, что туда можно было заехать на карете. Так что Пакстон, сооружая павильон для Всемирной выставки, не делал ничего нового.

Здание столь большого размера должно было тем не менее соответствовать строгим требованиям — быть построенным в сжатые сроки и за небольшие деньги. И тут у Пакстона появилась вторая гениальная идея: использовать принципы соединения прожилок в листе Виктории амазонской для строительства огромной арки над входом. Воссоздание образа растения (модульная структура огромного сооружения и использование особенностей строения листа Виктории амазонской) стало главным воплощением удивительной страсти этого человека к ботанике.

Модульная структура Хрустального дворца, вдохновленная растением, позволила обойтись без традиционных колонн и несущих стен и сделать функциональным все внутреннее пространство.

Почти 2 тысячи рабочих трудились не покладая рук над возведением здания, которое, благодаря меткому выражению знаменитого сатирического журнала «Панч», получило название «Хрустальный дворец». Он был построен всего за 4 месяца — благодаря Пакстону и Виктории амазонской. Лондон был готов встретить первую Всемирную выставку с подобающими имперскому величию пышностью и мощью.

Хрустальный дворец впечатлил участников выставки, которые рассматривали его с открытым ртом, и стал символом технологических достижений Британской империи. Событие вошло в историю. Выставку посетили более 5 миллионов человек (четверть населения Британии того времени), среди них были Чарлз Дарвин, Чарльз Диккенс, Шарлотта Бронте, Льюис Кэрролл, Джордж Элиот и Альфред Теннисон.

Доход от продажи билетов, за вычетом расходов на строительство, пошел на сооружения музея Виктории и Альберта, Музея науки и Музея естественной истории, а также лег в основу фонда стипендий на исследования в области промышленности, который работает и сегодня. Пакстон стал героем и получил звание баронета; он не забыл, как ему помогла Виктория амазонская, и ботаника до конца жизни осталась его главным увлечением. Пакстон сделал с их помощью предпринимательскую карьеру, сделавшую его более чем состоятельным.

В 1956 году Нерви и Вителоцци воспроизвели структуру листьев Виктории амазонской на потолке Дворца спорта в Риме

В последующие годы Виктория амазонская продолжала привлекать внимание архитекторов, многие из которых, впечатлившись удивительной конструкцией Хрустального дворца, отваживались сотворить нечто подобное. В качестве примеров можно привести терминал 5 (Twa flight center) аэропорта JFK в Нью-Йорке, построенный по проекту финского архитектора Ээро Сааринена, удивительный Дворец спорта в Риме, спроектированный инженером Пьетра Луиджи Нерви и архитектором Аннибале Вителоцци в 1956 году. И не похоже, что очарование растения с гигантскими листьями ослабло: несколько лет назад архитектор Венсан Кальбо предложил построить плавучий город, совершенно автономный и способный принять около 50 тысяч человек. Эту идею ему несомненно подсказал лист Виктории амазонской. Таким образом, история любви между этим растением и архитекторами еще далеко не закончена.

Кактус, вода и небоскребы

Опунция индийская (Opuntia ficus-indica) — кактус родом из Мексики, прекрасно прижившийся в Средиземноморском регионе. Его структура приспособлена к тому, чтобы выживать, потребляя крошечные количества пресной воды

Опунция индийская (Opuntia ficus-indica) произрастает во многих засушливых или полузасушливых регионах планеты и выживает за счет целой серии приспособлений, адаптированных к условиям засухи. Эти ее способности тоже послужили примером для вдохновения многих архитекторов и строителей. Выживание в пустыне требует особой ловкости. Следует быть готовым к высокой температуре — внутри растения она может достигать 70°C. Нужно научиться удерживать воду, необходимую для обеспечения выживания в среде, где среднегодовое количество осадков меньше, чем в Лондоне в один апрельский день. И, наконец, необходимо обеспечить защиту от животных, которые норовят использовать тебя в пищу.

Казалось бы, соблюсти все эти требования невозможно, но это удалось Опунции индийской, а также многим другим ее собратьям по семейству кактусовых (Cactacee). Они прекрасно справляются с выживанием в самых засушливых пустынях и, благодаря удивительным метаморфозам, научились использовать с выгодой условия, казалось бы, невыносимые для жизни. В кактусах можно наблюдать проявления самых удивительных мутаций, в том числе полное исчезновение листьев. Этот орган, основное место фотосинтеза, обычно является символом растения. И именно через него в растение поступает большая часть воды. За счет устранения листьев и переноса фотосинтеза внутрь тела Опунция индийская решила вопрос нехватки жидкости. Фотосинтез у кактусов тоже не такой, как у всех — он адаптирован под условия засухи: углекислый газ, необходимый для фотосинтеза, поступает через устьица¹ только ночью, когда окружающие условия более щадящие, и позволяют минимизировать испарение воды. На самом деле, все растения сталкиваются с необходимостью открывать и закрывать устьица только в самых благоприятных для этого условиях, и найти решение тут не так уж просто. С одной стороны, если держать устьица постоянно открытыми, то в растение попадает больше углекислого газа, что максимизирует фотосинтез. С другой стороны, эти микроскопические и многочисленные отверстия (на одном квадратном сантиметре табачного листа, к примеру, находятся около 10 тысяч устьиц) позволяют воде испарятся. Оптимальное решение зависит от окружающей среды и требует умения улавливать ее изменения и быстро закрывать или открывать устьица.

Для использования климатических условий с максимальной для себя выгодой необходимо довести до совершенства умение регулировать процесс закрытия и открытия устьиц. Малейшая задержка с закрытием на солнцепеке может привести к гибели даже самого устойчивого растения. Поэтому, в отличие от других видов растений, у которых поступление углекислого газа и его преобразование в процессе фотосинтеза происходят одновременно и днем, на свету, у растений, которые используют CAM-фотосинтез (кислотный метаболизм толстянковых), типичный для кактусов, он разделен на два этапа: поступление газа и его превращение в сахара происходят последовательно, в разное время. Ночью растение поглощает углекислый газ, а днем он под влиянием света преобразуется.

Одной экономии воды недостаточно для выживания, это только один из аспектов проблемы. Необходимо ее регулярное поступление, которое могло бы поддерживать нормальный метаболизм.

Вельвичия удивительная (Welwitschia mirabilis) относится к отделу Голосеменных (в него входят также сосны и ели) и растет в пустынях Калахари и Намиб. Она выживает в условиях экстремальной засухи.

Растению, таким образом, нужно найти источники, в которых оно могло бы пополнять запасы жидкости. Но как это сделать там, где никогда не идет дождь? Как достичь этого в климате, где показатели влажности стремятся к нулю? Однако многие растения из рода Опунция (к которому принадлежит и Опунция индийская) вполне преуспевают в этом, казалось бы, безнадежном деле. Благодаря удивительным способностям к адаптации, эти растения научились добывать воду из единственного возможного источника воды в пустыне — из атмосферы. Тонкие, похожие на волоски шипы, покрывающие кладоды (так называются листообразные стебли Опунции индийской), не только защищают растение от животных, но и обладают поразительной способностью конденсировать влагу. Вода собирается на волосках и поступает внутрь по мере формирования капель, а кладоды, помимо других многочисленных функций, играют еще и роль хранилища водных запасов. Подобными системами конденсации влаги из атмосферы обладают многие виды растений и животных.

В отличие от таких пустынь, как Сахара, где климат менялся от сухого к влажному и обратно в течение последней сотни тысяч лет (существуют прогнозы, согласно которым Сахара вновь зазеленеет через каких-то 16 тысяч лет), пустыня Намиб безнадежно бесплодна уже как минимум 80 миллионов лет.

Как достичь этого в климате, где показатели влажности стремятся к нулю? Однако многие растения из рода Опунция (к которому принадлежит и Опунция индийская) вполне преуспевают в этом, казалось бы, безнадежном деле. Благодаря удивительным способностям к адаптации, эти растения научились добывать воду из единственного возможного источника воды в пустыне — из атмосферы. Тонкие, похожие на волоски шипы, покрывающие кладоды (так называются листообразные стебли Опунции индийской), не только защищают растение от животных, но и обладают поразительной способностью конденсировать влагу. Вода собирается на волосках и поступает внутрь по мере формирования капель, а кладоды, помимо других многочисленных функций, играют еще и роль хранилища водных запасов. Подобными системами конденсации влаги из атмосферы обладают многие виды растений и животных.

Среди типичных представителей флоры этого региона можно назвать Вельвичию удивительную, у которой вырастают всего два листа, достигающие в длину 5 метров. Это растение настолько хорошо адаптировано к экстремальному климату, что может жить тысячу лет. Некоторые экземпляры вельвичии достигают возраста в 2 тысячи лет.

Вельвичия великолепная обладает утолщенным корнем, способным погружаться на большую глубину и двумя листами, вырастающими до 5 метров в длину

Чтобы в этом убедиться, достаточно отправиться в Намибию. Пустыня Намиб — одно из самых сухих мест нашей планеты, причем уже очень давно. В отличие от таких пустынь, как Сахара, где климат менялся от сухого к влажному и обратно в течение последней сотни тысяч лет (существуют прогнозы, согласно которым Сахара вновь зазеленеет через каких-то 16 тысяч лет), пустыня Намиб безнадежно бесплодна уже как минимум 80 миллионов лет. За столь долгое время эволюция смогла сформировать многочисленные виды, приспособившиеся к этому климату и научившиеся добывать воду из тумана, который время от времени заползает в пустыню со стороны океана. Среди типичных представителей флоры этого региона можно назвать Вельвичию удивительную (или «растительного утконоса», согласно знаменитому определению Чарлза Дарвина), у которой вырастают всего два листа, достигающие в длину 5 метров. Это растение настолько хорошо адаптировано к экстремальному климату, что может жить тысячу лет. Некоторые экземпляры вельвичии достигают возраста в 2 тысячи лет. На африкаанс² их называют tweeblaarkanniedood, то есть «два листа, которые никогда не умрут». Выживаемость этого уникального растения, описанного ботаником Джозефом Д. Гукером (1817–1911) как «самое выдающееся растение, когда-либо привезенное в эту страну, и при этом самое уродливое». Оно зависит не от длины корней, как считалось долгое время, а от способности длинных пористых листьев впитывать мельчайшие капли воды, оседающие в процессе конденсации тумана под влиянием больших перепадов температур.

Так называемые жуки, приходящие с туманом — насекомые из семейства Тенебрионид, эндемичные для пустыни Намиб, — тоже развили у себя механизмы поглощения влаги из атмосферы. Намибийский жук Stenocara gracilipes, например, умеет становиться под углом в 45 градусов к направлению ветра с моря, и забирает из него влагу с помощью крыльев, состоящих из водоотталкивающих и водопоглощающих слоев. Вода из тумана остается в водопоглощающем слое, пока не образует достаточно крупные капли, скатывающиеся прямо в ротовое отверстие насекомого. Людьми этот механизм был использован для производства специальных тканей, способных поглощать влагу из воздуха.

Микроскопические капли воды, собранные волокнами семян одуванчика путем конденсации влаги из воздуха

Даже такие тонкие нити, как паутина, способны собирать влагу из воздуха, и подобные технологии применялись человеком уже довольно давно в тех регионах, где воды было недостаточно. Исследования архитектора Пьетро Лауреано, посвятившего всю свою карьеру исследованиям этих традиционных техник, подтвердили, что первые свидетельства об их применении можно обнаружить еще в так называемых «солнечных гробницах». Это сооружения бронзового века, состоящие из двойной окружности, пересеченной коридором, ведущим к выдолбленному в середине углублению. Они служили не только местом отправления религиозных ритуалов, но и водосборником. Подобные сооружения из камня встречаются в Апулии и на Сицилии, где их использовали для сбора воды. Влажный ветер обдувал камень, температура которого была ниже температуры воздуха (камень защищали от солнца, он охлаждался потоками воздуха, поступавшими из подземелья под ним); понижение температуры вызывало конденсацию капель воды, собиравшихся в углублении в камне. Ночью процесс шел в обратном направлении, на наружной поверхности камня. В течение долгих веков эта технология, потом надолго забытая, снабжала водой население многих регионов Средиземноморья. Она позволила людям выжить даже в столь негостеприимных краях, как Сахара. Сегодня достижения таких ученых, как Пьетро Лауреано, вновь пригодились в качестве источников вдохновения для создания новых технологий.

Знания о том, как растения, подобные Опунции индийской, конденсируют воду, стали основой для создания систем, работающих по принципиально новым технологическим принципам. Они повторяют решения, уже найденные растениями. К примеру, небоскреб, в который переезжает Министерство сельского хозяйства Катара, был построен с использованием типичных для кактусов решений (в этой стране среднегодовой уровень осадков колеблется около 70 миллиметров). Здание по форме тоже напоминает кактус. В его стенах проделаны специальные отверстия, которые открываются и закрываются, обеспечивая циркуляцию воздуха внутри. Проект был создан на основе исследований растений, живущих в засушливых регионах. Башня Warka Water, спроектированная архитектором Артуро Виттори, являет собой пример другого прочтения растительной технологии, направленной на сбор воды путем конденсации. Даже по названию башни понятно, что ее постройка вдохновлена растениями. Словом warka в Эфиопии называют гигантский фикус, местный эндемик — к сожалению, сейчас все более редкий, — играющий важную роль в местной культуре и экосистеме. Он ценится как за съедобные плоды, так и за размеры — под ним обычно проходит общий сход деревни.

Изображение башни Warka Water, спроектированной Артуро Виттори. Это строение способно получать воду из атмосферы путем конденсации

Сооружение Warka Water тоже стилизовано под дерево (его дизайн получил в 2016 году премию World design impact prize) и, благодаря специально разработанным сеткам, обладающим способностью усиленно конденсировать влагу, может производить до 100 литров воды в день, в крайне сухом климате Эфиопии. Стоимость сооружения относительно невелика, а эффективность, простота конструкции и использования, безвредность для окружающей среды и красота архитектоники делают его, по моему мнению, прекрасным примером того, как растение может подсказать идеи людям, обладающим нестандартным умом и дать толчок развитию технологий будущего.

Величие лесных деревьев угадывается в колоннах храмов, в скромной грации коринфских капителей, украшенных листьями аканта³ (изобретение капителей Витрувий приписал легендарному Каллимаху). С того момента, когда египтянам пришла в голову идея имитировать стебель папируса при возведении колонн храма в Луксоре, примеров влияния — хотя тут больше подходит слово «вдохновение» — растений на архитекторов можно найти очень много. Я лично хотел бы, чтобы это продолжалось и в будущем: вдохновляясь природой, создать какую-нибудь гадость невозможно.

Библиография
1. M. Dacke, T. Nørgaard, Fog-basking behaviour and water collection efficiency in Namib desert darkling beetles // Frontiers in zoology, 7 (23), 2010.
2. J. D. Hooker, On Welwitschia, a new genus of Gnetaceae // Transactions of the Linnean society of London, 24 (1), 1863, стр. 1–48.
3. J. Ju et al., A multi-structural and multi-functional integrated fog collection system in cactus // Nature communications, 3 (1247), 2012.
4. Leonardo da Vinci, Trattato della pittura. Parte VI: Degli alberi e delle verdure. N. 833: Della scorza degli alberi, Newton Compton, Roma 2015.
5. Life and letters of Sir Joseph Dalton Hooker. Vol. 2, a cura di L. Huxley, John Murray, Londra 1918, стр. 25.
6. Y. Zheng et al., Directional water collection on wetted spider silk // Nature, 463, 2010, стр. 640–643.

¹ Устьица — поры, находящиеся в слоях эпидермиса растения. — Прим. ред.

² Африкаанс — язык, произошедший от нидерландского и распространенный в основном в Южной Африке.

³ Акант — средиземноморское растение. Древние греки считали, что акант растет на могилах героев. — Прим. ред.