„Живата природа е изкусен строител и велик архитект.“ Професор Ю. Лебедев (1977 година)
Още от най-дълбока древност, преминавайки през всички етапи на своето историческо развитие, човекът при своята архитектурно-строителна дейност е взаимствувал от разнообразните форми на живата природа — отначало интуитивно, а после напълно съзнателно. И наистина, изхождайки от естествените природни жилища — пещерите, първата строителна дейност на древния човек са били землянките и най-вече сламените колиби, приличащи по външен вид поразително на големи мравуняци и термитници. Така старинните източни храмове удивително наподобяват ели. Комплексът от класическите египетски пирамиди също има голямо сходство с природните форми. Тези творения на архитектурно-строителния гений на древните египтяни, дошли от планините и заселили се в поречието на река Нил, напомнят в много отношения планински масив с прилежащите му върхове. Днес архитектите и строителните инженери определено смя тат, че някои конструктивни решения на живата природа са използувани при строителството на гръцките храмове и паметници. И действително с изменението на диаметъра си във височина тези колони приличат на стволове на дървета, а конструктивните възли на редица храмове по същество повтарят вертикалното изменение на формата на стъблото при някои растения, на костите и скелетите на животни. Хармонията и целесъобразността, рационалността и здравината в структурата и строежа на растенията и животните са правили впечатление на учените още от древността. Например Галилей, работейки върху законите на статиката (наука за равновесието) при строителството, стигнал до заключението, че дънерът на големите дървета освен другите си функции представлява масивна колона, поемаща голямата тежест и балансираща грамадната корона от клони. Задълбочените анатомо-физиологични и морфологични изследвания на растителния и животинския свят, както и натрупаните знания в областта на механиката дават възможност на много учени да ползуват живите патенти на природните форми в архитектурата и строителството. Така постепенно се оформя един нов раздел на биониката, наречен архитектурна бионика или накратко биоархитектура. За основоположник на така наречената „архитектоника на растенията“ се смята немският инженер Симон Швенденер, чиито теоретически постановки изясняват механичните свойства на растителните тъкани. Швенденер разделя растенията на много гъвкави, гъвкави и твърди. Към първата група той причислява водораслите, които, за да съществуват във водната среда, трябва да са лентовидни и гъвкави, за да плуват в нея. Към втората група спадат сухоземните растения, притежаващи извънредно голяма устойчивост към силния вятър, проливния дъжд и снежната буря. Те са гъвкави и в тяхната конструкция се съчетава принципът за най-голяма твърдост при най-малко вложен материал. Към третата категория растения — твърдите, са причислени дърветата с плътно стъбло. За разкриване на „патентните тайни“ на механичната целесъобразност на растенията голяма заслуга имат съветските учени В. Раздорски и В. Талиев, които ги разглеждат като комплексни съоръжения, създадени от природата подобно на железобетонните колони. Натрупаните познания за механичната целесъобразност, .здравината и рационалността в строежа на растенията постепенно започват да се използуват от архитекти и строители при конструирането и строителството на жилищни сгради, строителни съоръжения и селища. На международното изложение в Лондон през 1851 година бил демонстриран стъклен палат („кристал-палас“) с покривна конструкция от стомана и стъкло, за която архитектът Йозен Пак-стън е бил вдъхновен от огромните лилии (Victoria regia) в поречието на Амазонка. Плуващите върху водата листа на огромната водна лилия са със завит край и с диаметър до 2,30 метра. Опитите показали, че тези огромни плаващи листа издържат натоварване до 25 килограма на квадратен метър. Те имат радиална мрежа от жилки, които придават голяма носеща способност и здравина на листа и служат против повреждане и потъване. Според думите на Ваксман (1959) строителството на голямата изложбена палата в Лондон била „повратен момент“, чрез който цялото развитие на строителството тръгнало по нов път. Много архитекти, строители и инженери започват да възпроизвеждат интересните форми и рационалните конструкции на растителните организми при създаването на оригинални, новаторски проекти. За решаването на проблема „хора—градове“ много архитекти се обърнали към „живите патенти“ от богатата съкровищница на природата. Днес биоархитектите са на мнение, че бъдещият град трябва да има минимална площ, да създава нормални условия за живот на обитателите му, да обезпечава жива връзка между цивилизацията и природата и да бъде готов да събере практически максимален брой хора. Това според тях може да се постигне само като се използуват целесъобразните конструктивни решения на живата природа. По думите на американския писател Норман Майлер „бъдещите градове трябва да бъдат заимствувани от природата, да растат не на широчина, а на височина, да се устремят към небето, и то не с пълзене, а с мощен полет нагоре“. Известно е, че една изправена колона е стабилна и устойчива само когато в основата си е здраво укрепена. Същевременно по законите на гравитацията колкото по-висока е една сграда, толкова по-широка трябва да е нейната основа. Природата е създала първокачествени мостри за построяване на рационално високи съоръжения. Едва ли има човек, който да не изкаже възхищението си от умелото и внушително творение на инженери и архитекти при конструиране и построяване на радио-телевизионните кули в различните части на света. Изящни и стройни, те се издигат на главозамайваща височина в небесата. Но наистина ли са толкова стройни? Оказва се, че в сравнение с едно тръстиково стъбло превъзходството на растителната форма е огромно. Изчисленията, които е направил берлинският професор Роланд Глазер на телевизионната кула в столицата на ГДР и на тръстиковото растение, показват учудващи резултати. От техниката е известно, че степента на стройност се определя от отношението на височината h към средния диаметър d. И така оказало се, че този коефициент при кулата е 15, докато при тръстиковото стъбло, без усилие достигащо 2 метра при диаметър 1 сантиметър, степента на стройност е около 200. Дори при пшеничения клас този коефициент може да достигне 300. Оказва, се че кулата не е чак толкова голямо „чудо на техниката“, а твърде несъвършено подражание на природата. Погледите на архитекти и строители се насочват все по-често към тайните на пшеничения клас и на дърветата, които при незначителна площ на опора издържат големи натоварвания. На този принцип съветските архитекти създадоха величествената телевизионна кула в Останкино край Москва, при която основата е заимствувана от ствола на дърветата, а самата кула — от житното стъбло. Оригинален е проектът на американския архитект Райт за 528-етажен небостъргач, чиито основи са взаимствувани от кореновата система на дърветата. Не по-малко оригинален е фантастичният проект на английския инженер Уилям Фришмън за „сграда-растение“, висока 3200 метра и състояща се от 850 етажа. Самата конструкция на сградата ще напомня широко разклонено дърво. Принципът на изграждането на този гигант е съща заимствуван от природата. Конструкцията на основата наподобява здравите корени на дърветата, които издържат всякакви хоризонтални и вертикални натоварвания. За отбелязване е че основите на това грандиозно здание достигат на 150 метра в земята. Учените непрекъснато продължават да черпят полезни съвети от богато обзаведената природна лаборатория. От 10 години вече в редица градове на Съветския съюз — Москва, Киев, Краснодар, Минск, Сочи и други, се извършва проектиране и експериментално строителство на сгради от обемни блокове, произвеждани в заводи и закрепени на железобетонни стволове подобно на короната при дърветата. Също така при дърветата опорите — „стволовете“, заемат значително по-малка площ от етажите — „короната“. По мнението на съветските биоархи-текти може да се смята, че новото направление — биоархитек-турата, много скоро ще стане един от основните методи на масовото строителство в СССР, а също и в много други страни. Така например предприемчивият немски архитект Долингер предлага създаване на небостъргач с формата на ела. Височината на зданието е 100 метра, а повърхността, заемана от опората му, е не повече от 25 квадратни метра. Според проекта на Долингер около железобетонното „стъбло“ са разположени по пълно подобие на клоните на елата отделните апартаменти, като всеки е закрепен съвсем самостоятелно. В Канада също е построен стоетажен дом-ела. Тази идея е намерила привърженици и в другите страни. Английският архитект Куормби разработва проект за „дом-кълнящо зърно“, при който апартаментите се прикрепят във висящо положение към монтирани на всеки етаж две конзоли, разположени по спирала. Младият киевски архитект Лазарев е конструирал „еластично“ свръхвисоко здание, което има пурообразна форма и под действието на вятъра вибрира. Този принцип архитектът заимствува от стъблото на пшеницата, съставено от отделни възли — „коленца“, с особено устройство, които представляват нещо като „полушарнири“ и „амортизатори“ и намаляват механичните натоварвания върху основата на стъблото. Във всеки апартамент на тези блокове ще има предостатъчно въздух и светлина. Естествено колебания в сградата ще има, но те ще бъдат съвсем незначителни, на равнището на ултразвука, и няма да се чувствуват. Механичната енергия от вибрациите на амортизаторите ще може да се превръща в топлинна или електрическа. Отдавна е поставян въпросът за творческо копиране на природата и построяване на градове по нейните вечни закони. Лабораторията по архитектурна бионика при Централния научноизследователски институт по теория и история на архитектурата в СССР след дългогодишни научни търсения лансира идеята за построяването на град по подобие на гората. Известно е, че гората поддържа благоприятен микроклимат — през лятото в нея не е горещо, а през зимата е по-топло, отколкото в полето. В центъра на гората се намират най-високите дървета, следват по-ниските, а най-накрая са храстите. Според съветските учени, ако на този принцип се построи град, неговата обща площ неминуемо ще се намали от централно разположените високи сгради, а ниските сгради — вилната зона, в покрайнините ще се съчетаят по-органично с природата. Така „горското“ съотношение на плътността на строежите, на височината на построените жилища и други сгради и на тяхната форма ще се отрази в. значителна степен по-благоприятно върху климата. В модерното бетонно строителство доминира армирането с така нареченото желязо на Моние, което не позволява пропукването на бетона. Известни са от миналото дългогодишните наблюдения над растенията на френския градинар Моние, който установил, че дървените укрепителни тъкани на американските кактуси,, наречени свещници, са подредени по много рационален начин. По-късно той използувал това при създаването на световноизвестното желязо — стоманобетона. Подсилващите тъкани на стъблото на кактуса са подредени също както редът на бетонното желязо с оптимално подсилени стоманобетонни строителни елементи. Примерите за блестящите ботанически постижения, пренесени в архитектурата, са безбройни. Известно е, че растението поддържа в себе си необходимото количество влага и използува необходимото количество слънчева светлина и топлина. Сутрин при изгрев слънце цветовете разтварят венчелистчетата си, а вечер ги затварят. Същевременно в дъждовно време листата на растенията се разпускат, а в сухо време се свиват. Този изключително удивителен механизъм на саморегулиране на живата природа дава възможност на растенията да поддържат вътре в цветчето си оптимален микроклимат. Специалисти от Москва, Киев и Харков са проектирали построяването на огромен стадион, който отгоре прилича на цвета на астра. В зависимост от изменящите се климатични условия на външната среда покривът съответно се вдига или спуска. Известният съветски архитект Юрий Лебедев, основавайки >се на механизма на пневматика и хидростатика (на взаимодействие между вода и газове в клетките на растенията), предлага идеята за надувни къщички-палатки, двойните стени на които да се запълват с газ. На същия архитект е и идеята за построяване на сграда по подобие на шушулката на растението слез. Използувайки принципа, по който са устроени листата на широколистните дървета, италианският архитект Нерви е създал покрив на сграда с разстояние между стените 200 метра. Предимствата му се състоят в невероятната за такова съоръжение лекота, голямата здравина и минималния разход на материали. Особената форма на листата на някои растения, а именно силно завитите им като тръбици краища, е вдъхновила въображението на някои архитекти и строители при създаването на проекти на мостове като листа със завити почти като спирала краища. Такива мостове не само не се нуждаят от подпори в реката, като с това се оказват по-практични, но и грабват окото с чудната си красота. Заимствувайки формата на гъбата, унгарските строители са конструирали в едно кооперативно стопанство склад за зърнени храни. Той представлява огромна гъбообразна палатка от здрава изкуствена материя, побираща до 200 тона зърно. Слънчогледовото растение с изумително точното си ориентиране и движение по посока на слънцето е подсказало на италианските архитекти как може да бъде построена „движеща се къща“ по посока на слънцето. Във Верона действително е била изградена такава къща, вторият етаж на която благодарение на монтираните под него релси може да се движи във всички посоки. При проектирането на новия небостъргач, издигнат в японската столица, архитектите копирали някои особености, наблюдавани в природата при създаването на гъвкавото и здраво стъбло на бамбука. Твърдият скелет на четиридесет и три етажното здание, третото по височина в Япония, ще „танцува“ леко на основата си, без да е застрашено от сеизмичните тласъци. При това най-горният етаж ще се отклонява от вертикалната ос повече от 70 сантиметра. Черпейки от „патентите“ на природата, архитектите и строителите в Хонолулу на Хавайските острови са създали оригинална водонапорна кула, която е точно копие на гигантски ананас. Наред с прякото си предназначение съоръжението е и отличен ориентир за кораби и самолети. В търсенията на нови форми, заимствувани от природата, съвременните архитекти прибягват до фантастични решения. Гака например френски архитекти са предложили на парижани своя нов архитектурен стил — „царевични кочани“. Подобен проект предизвикал голям интерес в Чикаго при създаване на два небостъргача, наречени „Чикагски близнаци“. Долните двадесет етажа от всяко здание са предназначени за гаражи, а горните — за квартири и ателиета. Заслужава внимание още едно интересно биоархитектурно хрумване. Използувайки изключителната здравина на ореховата черупка, архитектите възнамеряват да я приложат при построяването на спортни зали, театри и складове. Архитектурно-строителната дейност на човека още от древността е била заимствувана не само от растенията, но и от устройството на органите на животните и от тяхната изкусна строителна дейност. Не случайно в един от своите трактати древногръцкият философ и учен Демокрит казва: „От животните ние по пътя на подражанието сме се научили на най-важните работи — ние сме ученици на паяка, подражавайки му в тъкаческия и шивашкия занаят, ние сме ученици и на лястовиците, когато строим жилищата си…“ И действително близо до Париж се издига нов град-спътник, наречен Кретей, в който по проект на архитекта Жерар Грандвал се издигат 11 сгради-цилиндри с балкони от монолитен бетон, напомнящи лястовичи гнезда. Приближавала стогодишнината от Великата френска революция. За тази дата французите решили да организират в Париж световно изложение и да издигнат кула, която да символизира величието на Френската революция и новите постижения на техниката. На проведения за тази цел конкурс първа награда измежду 700 проекта получил инженер Александър Гюстав Айфел. Работейки над проекта на кулата, която при окончателното й завършване през 1889 година със своята импозантност изуми човечеството, френският инженер не е и подозирал, че в своите разработки и изчисления повтаря вече създаденото от природата. Едва по-късно архитекти и биолози, вгледали се в ажурните форми на Айфеловата кула, забелязали, че нейната конструкция копира принципите на анатомо-физиологичния строеж на големия пищял от човешкия крак, издържащ с лекота тежестта на тялото. А може би големият френски инженер е бил един от основоположниците на биоархитектурата, умишлено копирайки създадените от живата природа „патенти“. Твърде интересна е историята за хрумването на инженер Самуел Браун. Дълго време той проектирал мост, но се сблъсквал непрекъснато с неудачи. Един ден, разхождайки се в градината, той с учудване забелязал, че многобройни паяжинни нишки се провисвали от дърветата и храсталаците, като дори силният вятър не успявал да ги разкъса. Така пред погледа на инженера-мостовик изведнъж се появил желаният образ на новата мостова конструкция. Наскоро след това в инженерната практика за пръв път се появили красивите висящи мостове. При мрежата на паяците точно както при висящите конструкции, изчислени с електронни машини, съществува превъзходно отношение между изключително голямата здравина и твърде малкия разход на материал. При това влакната на паяка са още по-добра суровина от пластмасата и стоманата. По подобие на мрежите на паяка, чиито строителни принципи се окачестяват от специалистите като „леки висящи конструкции“, архитектът Ото Фрей построил покрива на мюнхенския олимпийски стадион. Сходство с опънатата мрежа на паяка-кръстоносец има и в покривната конструкция на германския павилион на световното изложение в Монреал през 1967 година Проектираната от архитекта Юрий Болшаков спортна зала, в която се проведе олимпийският турнир по волейбол и Москва през 1980 година, напомня голям паяк, ефектно светещ нощно време. Ценна идея за биоархитектурата дава градинският охлюв, по-точно съотношението между тялото му и леката „къщурка“, която носи на гърба си. Унгарският инженер Залотан предлага да се въведе строежът на т. нар. ленточни домове с 20 000 апартамента, разположени на 16—20 етажа. Тези домове ще бъдат по евтини и толкова икономични, колкото пестелив е „строителният материал“, вложен в нежната „конструкция“ на градинския охлюв. Принципът, залегнал в устройството на „къщурката“ на охлюва е бил използуван и при създаването на гаражи. Платформата за автомобили минава във вид на възходяща спирала около магазина, като всеки етаж на паркинга съответствува на определен етаж на хмагазина. Подоб-на е идеята и на американски архитекти за конструиране на училището Вал-Уинд в Мисури, която е заимствувана от раковината на охлюва. Мечтата на архитектите е да имат на разположение строителни материали със свойствата, които притежава черупката на яйцето. Въпреки че черупката е много тънка (приблизително 0,3 милиметра), тя се състои от няколко слоя, всеки с определено предназначение — един слой придава якост, друг запазва топлината, трети вентилира и пр. През черупката зародишът може да диша и да изхвърля излишната влага. Учените смятат, че е реално в близкото бъдеще да се построят жилища с „дишащи“ стени по подобие на чудното творение на природата — яйчената черупка, които свободно да пропускат свежия въздух отвън и да освобождават стаите от натрупания въглероден двуокис. По подобие на формата на яйцето американският архитект С. Хохаузер е проектирал вила на брега на морето, положена хоризонтално върху опори. Заимствувайки от формата на морската раковина тридакна (Tridacna gigas ), порториканските архитекти Торо и Ферер са построили през 1959 година модерен хотел-ресторант в Порто Рико. Покривът на цирка в Букурещ, построен от архитектите Н. Порумбеску и С. Рулеа през 1960 година, има същата форма. Твърде перспективни се оказват и проектите на съветските биоархитекти за строеж на елеватори, бетонни стени, нефтени резервоари, хидросъоръжния и др. по патенти на пчелните килийки, изградени най-рационално при съвършена икономия на материал с максимален обем. Техен основен градивен материал е шестстенната килийка. По подобие на пчелните килийки американският инженер Б. Фуляр е построил павилиона на САЩ на „Експо-67“ в Монреал. Съветският архитект М. Туполев при конструиране на купол и композиции от плоски и сферични стандартни елементи е заимствувал „патента“ на анатомофизиологичния строеж на сложното фасетъчно око на мухата. Същият прототип е използуван при построяване на купола на ботаническата градина в Сент Луис — Мисури (САЩ), висок 53, 38 метра. Не по-малък интерес представляват изкусно построените жилища на термитите. По тяхно подобие френските архитекти са създали, план за построяване на курортни комплекси по средиземноморското крайбрежие. В книгата си „Животните като майстори-строители“ професорът по зоология и носител на Нобелова награда Карл фон Фриш нарича термитите „ненадминати архитекти“. Те не caмо строят „сгради“, високи понякога до 7 метра, но осигуряват също чист въздух и чрез особена вентилационна и отоплителна система (като използуват естествената животинска топлина и топлината на ферментацията) поддържат постоянна температура в жилищата си.От разнообразния птичи свят винаги са привличали вниманието на хората изключителните строителни качества на птицата, наречена дългоопашата шивачка Cist cola с sticola от сем. Коприварчета, която построява висящо гнездо по високите клони на дърветата, като съединява няколко близкостоящи листа, надупчва ги с острия си клюн, който използува вместо игла, и ги съшива с предварително донесено от нея фино памучно влакно. В белгийския град Антверпен биоархитектите са заимствували от висящото на листните дръжки гнездо на тази птица идеята да построят здание, което да виси на здрави стоманени въжета. Примерите, в които инженерно-архитектурната мисъл е била привлечена от „патентите“ на природата, са още много. Като изключителен архитект-строител живата природа строи не само целесъобразно, стабилно и рационално, но преди всичко твърде икономично — основен проблем, вълнуващ еднакво проектанти, строители и архитекти. Когато теоретичните изследвания доказаха, че природата е изобретила най-естетично съвършени и едновременно най-здрави строителни конструкции, а практиката потвърдила това, възникна и новият клон на биониката — биоархитектурата. За кратко време тя сътвори едни от най-прекрасните и удобни жилища на нашето време, в които са въплътени простите, но изящни линии, продиктувани от живата природа. Завладян от изключителната пищност и целесъобразност на природата, намиращ се сред едно неизчерпаемо богатство на форми, човекът и в бъдеще ще продължава да се учи от нея и да я копира творчески в зависимост от потребностите си.