Использование биомиметических принципов в архитектурном проектировании. Актуальность темы.

Понятие «биомиметика» произошло от лат. Bios- жизнь и mimesis- подражание и означает создание устройств, приборов, механизмов или технологий, идея и основные элементы которых заимствуются у живой природы.

Биомиметика делится на три области. Первая - биологическая биомиметика - изучает биологические организмы, процессы, явления. Вторая - теоретическая - строит обобщенные модели на основе изученных природных элементов. И, наконец, третья, - техническая - находит применение этим общим моделям в практической деятельности человека.

Архитектурная деятельность также может почерпнуть много интересного и необходимого из изучения живой природы. Это изучение поможет усовершенствовать архитектурную практику, сделав архитектурную среду более устойчивой к внешним воздействиям, более комфортной и удобной для человека и менее вредоносной к окружающей среде, к природе. Архитектурная биомиметика поможет решить ряд острых экономических, социальных, экологических вопросов, с которыми столкнулся человек в ведении своей хозяйственной и экономической деятельности.

Мы живем во время технического прогресса. Темпы развития экономики увеличиваются в геометрической прогрессии. Увеличивается количество промышленных предприятий. Выбросы диоксида углерода увеличиваются ежегодно. Например, за последние десятилетия в наиболее активно развивающейся стране на сегодня, Китае, количество выбросов углекислого газа повысилось на 69%. Эта тенденция не предвещает ничего хорошего. Из-за увеличения выбросов углекислорода в атмосферу вокруг планеты формируется пленка из этого газа, которая, в свою очередь, приводит в образованию парникового эффекта. Температура повышается. Происходит смена климата.

Помимо увеличения выбросов в атмосферу, активная экономическая деятельность человека приводит к увеличенному потреблению невозобновляемых ресурсов. За последние 40 лет потребление ресурсов на планете увеличилось вдвое. Истощая нашу планету, мы лишаем будущего наших детей. И, когда ресурсы будут исчерпаны, ведение экономической деятельности по выбранному нами сегодня пути окажется невозможным. Соответственно, нужно искать новые подходы и методики в этой сфере деятельности человека.

С учетом повышения технологичности жизни в городе, а вследствие этого ее комфорта, многие люди стремятся жить в городской среде. По статистическим данным на 2003 год 50% населения нашей планеты проживало в городах. К 2030 году прирост городского населения ожидается еще на 10% и составит 60 % от общего числа людей на планете. Увеличение городского населения приводит к увеличению плотности городской застройки. Городская инфраструктура, рассчитанная на другую численность населения, устаревает и не справляется с транспортными и пассажирскими потоками. В этой области также необходим новый подход, который позволит усовершенствовать уже существующую структуру.

Из вышеперечисленного следует вывод, что искусственная среда, включающая в себя архитектурную, экономическую, социальную и др. сферы требует совершенствования внутреннего устройства, своей инфраструктуры, и повышения устойчивости системы в целом, и к внешним воздействиям в том числе.

Важным фактором устойчивости объекта, системы, процесса является его целостность, структурность. Важна взаимосвязь всех компонентов структуры. Целостной и действенной структурой является та, где каждый элемент занимает свое место, выполняет свою задачу, необходимую для функционирования данной системы в целом. Это принцип применим как к единичным объектам, так и к более комплексным образованиям, таким, как, например, города.

Эта целостность и структурность свойственна как раз объектам, процессам и системам, протекающим в природной среде. Это качество делает ее адаптивной. Природные компоненты моментально реагируют на изменение внешних факторов, видоизменяясь сами. Так происходит процесс эволюции, процесс приспособления и выживания. Благодаря эволюционному процессу повышается жизнеспособность, долговечность той или иной системы.

Естественная среда намного старше искусственной. Ее эволюционный опыт намного богаче, процессы более выверены, элементы более приспособлены. Живые организмы, обитающие в естественной среде подвергаются тем же воздействиям, что и люди. На нас влияют одни и те же внешние факторы, которые обуславливают дальнейшее развитие наших сред. С учетом одинаковых условий развития логично рассмотреть и изучить опыт природных образований с дальнейшим применением его в сферах деятельности человека.

Существует три уровня биомиметического подхода.

Первым, самым поверхностным уровнем, является подобие природных форм. Изучая принципы формообразования минералов, растений, животных и др. природных организмов можно имитировать эти формы, находя новые интересные решения архитектурного облика. Например, конструктивные и эстетические особенности пера птицы могут быть использованы в архитектурном формообразовании. Но это лишь начальный этап. Поверхностное подобие не всегда повышает устойчивость объекта, его жизнеспособные характеристики.

Второй уровень биомиметического подхода - это подобие естественных процессов, протекающих в природе. Этот уровень также включает изучение того, как, из чего и каким образом сделан тот или иной объект и то, как это может быть применимо в практической деятельности человека. Например, перо птицы обладает рядом полезных для нее характеристик, одной из которых является поддержание постоянной температуры тела, благодаря своим уникальным конструктивным особенностям и составу. Этот этап более глубокого изучения природных компонентов дает возможность сделать нашу искусственную среду обитания более устойчивой, благодаря приемам, заимствованным у природы.

И, наконец, третьим, наиболее сложным и комплексным, подходом является изучение экосистем. Например, перо, является частью птицы, которая является частью леса, представляющего часть биома, который, в свою очередь, является частью устойчивой биосферы. Это наиболее сложный уровень понимания живой природы, но в то же время, этот путь изучения поможет создавать целостные, устойчивые, структурированные системы. Это поможет создать самодостаточные объекты или более масштабные образования, такие как крупные комплексные застройки, поселки, города, мегаполисы. Следование этим принципам позволит минимизировать использование природных невозобновляемых ресурсов и практически искоренить вредоносную деятельность человека, разрушающую естественную среду обитания.

Биомиметика способна повысить адаптивность организмов и среды в целом, увеличить жизнеспособность объектов, за счет повышения их надежности, гибкости, материалоемкости, безотходности и энергоэффективности.

Природа, во-первых, может послужить моделью для деятельности человека. Изучение и имитация биологических форм, процессов, систем повысит устойчивость элементов среды обитания человека.

Во-вторых, природа может послужить мерой, то есть определенным оценочным коэффициентом, помогающим определить устойчивость искусственных систем. На основе изучения природы сформированы и могут быть усовершенствованы различные системы экостандартов, актуальные для различных климатических зон.

И, наконец, в-третьих, природу следует воспринимать как наставника. Человек должен выступать не в роли потребителя, а в роли ученика.