Автор: Анастасия Сергеева

27/01/24

Визуальное исследование о связи архитектуры, созданной животными и людьми.Часть 1.

Идея изучения взаимосвязи между обитателями природы и людьми уже много веков волнует умы исследователей, изобретателей и зодчих. Ранние примеры (известные нам на данный момент) биомимикрии встречались еще в эскизах летательных аппаратов Леонардо да Винчи или в куполе собора Санта-Мария-дель-Фьоре Филиппо Брунеллески. Живые существа, имеющие значительно больший опыт выживания на нашей планете, с помощью эволюционного механизма, отсеивающего наименее жизнеспособные решения и механики, уже нашли способы эффективного использования ресурсов, в отличие от человечества.

Биотехнологии — венец технологий. [1]

Reul X, Perspectives of biomechanics, 1980

Понимание природы было для нас важнее, чем использование природы. [2]

Frei Otto

Влажное строительство у животных — строительство из материалов, в которых грязь является единственным или основным компонентом в случае сочетания ее с различным секретом, например, со слюной.

Такой материал хорош простотой использования и «живучестью» — с помощью грязи птицы не только строят гнезда с нуля, но и восстанавливают свои разрушенные дома. Яркий пример применения влажного строительства в истории архитектуры — сооружения из самана.

Создали ли мы чистый позитивный или регенеративный ландшафт, который работает экологически лучше, чем участок, который мы унаследовали? [3]

John Lorinc, When buildings mimic nature, 2023

Гнездо настоящих Печников (Furnarius)

Именно из-за своей прочности толстостенные конструкции из самана, построенные по принципу, аналогичному используемому птицами в сооружении грязевых (или глиняных) гнезд, сохранились в хорошем состоянии до нашего времени: на территории Северной Америки — в архитектуре Пуэбло, в ряде африканских стран — в судано-сахельском стиле, на Ближнем Востоке — во множестве разностилевых построек. Толстые глиняные стены обеспечивают устойчивость и теплоемкость, а после полного нагревания внешней оболочки от солнечных лучей, в темное время суток тепло начинает передаваться вовнутрь.

На основе принципа тяжеловесных монументальных глино-бетонных сооружений, Стефани Шальтьель предлагает инновационный проект земляных быстровозводимых временных жилищ Mud shell — каркаса, покрытого мешками с сеном, которую дрон обволакивает смесью из глины и растительного волокна.

Данные объекты представляют собой сооружения из веток и листьев, связанных переплетениями или секретом. Используемые живые, гибкие структуры растений при высыхании образуют прочную и герметичную конструкцию.

В отличии от глино-бетонного строительства, примеры сухих органических структур не дошли до наших дней, поэтому далее рассматриваются представители примитивной архитектуры и объекты из неурбанизированных сред.

Гнездо камышницы (Gallinula chloropus)
и Гнездо тростниковой камышовки (Acrocephalus scirpaceus)

Сухие деревянные постройки требуют минимального использования ресурсов: люди создают прочные конструкции из тонких стволов гибких деревьев или жердей, а птицы — из веток с закрученными концами. В качестве утеплителя люди используют доступные органические материалы — траву, солому, кору и дерн, в то время как птицы используют стебли, листья и паутину. Мы можем увидеть фотографии сооружений, в воздвижении которых было применено сухое строительство, и которые сохранились на территориях некоторых стран с колониальным прошлым: среди индейских племен апачи, оджибве, наоха, типи в США, а также на территориях племен аборигенов, таких как анады и маори в частях Океании.

Важной особенностью сухого строительства является принцип накопления и наслоения, крепления масс без использования состава. Сегодня сложно представить капитальное домостроение без связующих влажных компонентов и иных креплений, поэтому потомками данной технологии можно назвать фасады некоторых зданий Кенго Кума.

Используя традиционную для деревянной японской архитектуры систему «Дзийогоку Гуми» (jigokugumi) в проекте SunnyHills и принцип соединения модулей у игрушек «Чидори» (Chidori) в проекте Prostho Reseach Center, Кума добился в обоих фасадах соединения отдельных деревянных элементов без использования клея и гвоздей.

Инновационную систему сложного параметрического сухого строительства предлагает Мичиганский университет. Деревянный туннель в Ботаническом саду Маттеи был возведен из необработанной локальной древесины (цель проекта — показать возможности низкоуглеродного строительства с применением исключительно местных ресурсов), в обработке которой были использованы роботы.

Несмотря на наличие 20 рам разных конфигураций и габаритов, конструкция позволяет использовать минимум винтовых креплений.

Короткие элементы могут быть выполнены с использованием местных деревьев, которые нельзя применить в изготовлении полноразмерных строительных элементов; а также с использованием производственных обрезков древесины и пиломатериалов, переработанных после деконструкции зданий, что, в конечном итоге, способствует более устойчивой (англ. sustainable) практике. [4]

Amy Frearson

Свойства органических структур (таких как пух и шерсть) и секрета животных (таких как шелк или паутина) сравнимы со свойствами искусственных материалов. Они обладают прочностью при небольшом собственном весе, низкой жесткостью и высокой гибкостью при нагрузке. В строительстве они не являются основным сырьем, а скорее используются в качестве скрепляющего или утепляющего компонента.

Паутина обыкновенного паука (Parasteatoda tepidariorum)
и пара слизней, плетущих слизистую нить (Limax maximus)

Сооружения, выполненные из материалов животного происхождения, встречаются как в мире людей, так и в мире животных. У степных кочевых народов кожные покровы скота и войлок использовались для создания оболочек юрт, в то время как некоторые виды птиц, например, ремез обыкновенный (Remiz pendulinus), строят гнезда, используя растительный пух и паутину.

На данный момент применение органических материалов оправдано при проектировании малогабаритных временных или экспериментальных объектов.

Так, например, в шелковом павильоне MIT Media Lab (который буквально был сплетен шелкопрядами и фактически является увеличенной версией кокона) исследуются способы взаимодействия насекомых с окружающей средой.

Однако, как правило, свойства органических тканей и животного секрета скорее изучаются, нежели используются. На данный момент на их основе создаются новейшие волоконно-композитные материалы, развитием которых занимается Штутгартский университет.

Многообещающий проект из органических материалов был представлен недавно на Dutch Design Week. Кристиан Майндертсма представила прототипы возможных изделий из шерсти овец, непригодной для производства текстиля.

Шерстяные трехмерные объекты печатаются на специально разработанном роботе-принтере, а полученные структуры могут использоваться в качестве мебели или например изоляции зданий. Данная технология может открыть новые строительные и производственные возможности для сельскохозяйственных регионов, а в урбанизированных средах снизить процент экспорта шерсти и текстиля, выводя на рынок локальные материалы.

Примитивные, архаичные жилища, к возведению которых человек обращался на ранних этапах истории, во многом утрачены, но изучение строительных практик животных продолжается. Их методы имеют очевидную аналогию с человеческими (а иногда кажутся даже более изобретательными), и уже активно применяются в разработке новых материалов и структур, а также в проектах, сфокусированных на регионализации строительства.

[1] Helmut Reul, Perspectives of biomechanics, 1980

[2]Frei Otto. Pohl, Göran, and Werner Nachtigall. Biomimetics for Architecture & Design: Nature-Analogies-Technology. Springer, 2015. (Page 37)

[3] John Lorinc, When buildings mimic nature, 2023
[www.corporateknights.com/category-buildings/when-buildings-mimic-nature-biomimicry/]

[4] Amy Frearson, This robotically fabricated structure aims to promote low carbon construction, 2022
[www.dezeen.com/2022/08/26/robotically-fabricated-structure-university-of-michigan/]