
- •Рабочая программа по курсу «Бионика и бионическое моделирование». Составитель: с. А. Шаппо. Москва, 2012., 21 с.
- •Тема 1. Хронологические этапы истории, предшествующие
- •Тема 2. История инженерно-биологических исследований
- •Тема 3. Бионика в науке и технике.
- •Тема 4. Форма и функция.
- •Тема 5. Средства гармонизациии формы.
- •Тема 6. Симметрия и асимметрия.
- •Тема 7. Процессы ветвления и спиралеобразования в природе.
- •Тема 8. Повторяемость и комбинаторика.
- •Тема 9. Тектоника в природе и технике.
- •Тема 10. История пропорционирования.
- •Тема 11. Феномен золотого сечения.
- •Тема 12. Свет и цвет в природе.
- •Тема 13. Конструктивные системы живой природы.
- •Тема 14. Бионические модели и их классификация.
Тема 7. Процессы ветвления и спиралеобразования в природе.
Ветвление и спиралеобразование - наиболее характерные морфологические характеристики природных систем на всех уровнях развития природных форм.
Процесс ветвления характеризуется следующим признаками: а) Разветвлением образуются системы состоящие из одноимённых однородных членов, что говорит об уровне полимеризации структуры формы. б) В результате процесса ветвления возникает новая пространственная система объединённая в единую форму процессами роста в) Процессы ветвления формы несут в себе особенности характеристик случайного и закономерного.
Фундаментальная морфологическая характеристика роста особенно ярко выражена в древесных растительных формах на всех уровнях их развития.
Рост и ветвление растительных форм и формирование вегетативной системы организма напрямую связано с изменениями в окружающей среде, с концентрацией и интенсивностью света и питательных веществ в результате чего у организма увеличивается поверхностное соприкосновение с окружающей средой.
Процесс ветвления носит очаговый характер в узлах и сочленениях, и связан с образованием "метамеров" (от греч.-метамер-расчленение тела)
По своим морфологическим характеристикам модели ветвления подразделя-ются на следующие виды. Палка-формирует главную ось. Крючок-даёт изменение направлению роста и развития.
Вилка-позволяет равномерно заполнить объём при развитии поверхностного
соприкосновения со средой с сохранением одинакового расстояния от
основной оси.
Сучок-имеет главную опору, позволяющую достаточно долго расти в
определённом направлении.
Розетка-чаще всего встречается у лишайников, водорослей и цветов.
Мутовка-представляет собой метамеры заложенные одинаково к основанию
главного метамера.
Пучок-это образование метамеров с сильно сближенными основаниями, рас-
тущий в одну сторону.
7. Большинство систем ветвления формируется с преобладанием системы
"сучок" в формировании главной оси до минимального предела, после чего
система несколько раз "вильчато" разделяется и прекращает свой рост.
Процессы ветвления аналогичны движению потоков, которые характеризу-
ются следующими отличительными признаками:
а) пространственным ветвлением
б) плотностью ветвления
в) интенсивностью ветвления
г) оптимальной скоростью ветвления
Процессы ветвления часто соединяются с процессами спиралеобразования.
Спиралевидные образования имеют различную конфигурацию в виде геометрической спирали или винтовой кривой.
Геометрическая спираль (от лат. изгиб, извив)-это кривая, которая описывается точкой, движущейся с постоянной скоростью вдоль луча, вра-
щающегося около неподвижной точки с постоянной угловой скоростью.
Винт является частным случаем спирали.
В зависимости от начальных условий и закономерности движения относительно полюса, различают следующие виды спиральных кривых:
-спираль Архимеда;
-гиперболическая спираль;
-логарифмическая спираль;
-параболическая спираль;
-спираль Корню;
-эвольвента окружности;
-циклоида;
-клотида (кручение, прядь.);
-конусообразный винт и т.д.
В физическом отношении спираль-это взаимодействие двух сил: центро-
бежной и притяжения Земли.
Большинство природных форм имеют конфигурацию логарифмической
спирали.
В зависимости от направления движения спиралевидные формы имеют
левую и правую ориентацию.
Спираль проявляется как морфологический стандарт на различных урав-
нях структуры формы: в виде ДНК, раковин малюсков, цветков растений,
волос, полярных шапок на Марсе, спиралевидных галактик.
Спираль-это сжатие, концентрация энергии, распрямление её - это отдача
Энергии.
Чувство значимости спирали отражено в орнаментах, украшениях, архи-
тектуре, технике, в точных науках.
Спираль позволяет протяженную форму сделать компактной, способствует
упрочнению конструкции, обладает энергоёмкостью и мощной динамикой
роста и в конечном итоге стремится к динамичному взаимопроникновению
внутреннего и внешнего пространства.