Растения - гениальные инженеры природы - Патури Феликс (версия книг .txt) 📗
Совершенно однозначно надлежит рассматривать активное движение тычинок некоторых цветков. Насекомое, опустившись на цветок, чтобы забрать капельку нектара, слегка задевает за тычинки. Под влиянием раздражения они наклоняются в сторону «гостя» и опрокидывают на его спинку или брюшко облако ароматной пыльцы, которую он понесет к следующему цветку.
Движением своих листьев реагирует на касание и венерина мухоловка. Но ее поведение не столь безобидно. Это уже не безвредное «опудривание» пыльцой. Когда насекомое садится на один из листочков растения, он мгновенно складывается посередине. Впечатление такое, будто закрылась раскрытая прежде книга. Края половинок листа имеют загнутые кверху зазубрины, заходящие плотно одна за другую. Прежде чем насекомое успевает взлететь, оно оказывается в ловушке, выхода из которой для него нет. После того, как ловушка захлопнется, растение, сдвигая половинки, прижимает насекомое к выделительным железам. Начинается процесс пищеварения: выделяемый железками фермент переваривает пойманное насекомое. Богатый питательными веществами раствор всасывается постепенно поверхностью листа. Пример венериной мухоловки наглядно показывает, сколь стремительными могут быть гидравлические движения растений.
Однако растения реагируют не только на прямые касания, отвечая на них защитными, ловческими или какими-либо другими движениями. Источниками возбуждения могут быть перепады температуры и колебания влажности воздуха, воздействия света или электрического тока. Каждый из этих факторов вызывает специфическое движение, но всякий раз оно управляется посредством изменения внутриклеточного давления. Смена дня и ночи вызывает никтинастические движения листьев. [26] Изменения температуры и влажности регулируют процессы распускания и закрытия цветков у подснежника и у крокуса. Электрическое или тепловое раздражение влечет за собой ту же реакцию у мимозы, что и механическое касание. Иными словами, факторы, провоцирующие ответную реакцию у растения, могут быть самыми различными, но принцип движения всегда остается один и тот же: исключительно рационально функционирующий гидравлический механизм.
Прикладная термодинамика
Хлопчатобумажная одежда и современные теплоизоляционные материалы
Если вы пожелаете защитить от холода или сильного перегрева свой дом, автомобильный прицеп-дачу, отопительные трубы, какую-либо чувствительную аппаратуру или даже самого себя, то сделать это в наши дни совсем нетрудно. Торговые фирмы предложат вам богатый ассортимент теплоизоляционных материалов для самых различных целей: асбокартон и кизельгур, торфяные плиты и стекловойлок, минеральную вату, пробку и стекломаты, синтетические пенопласты и вермикулит, перлит и профилированный лист, двойные оконные рамы и стеганые поролоновые куртки. Выбор товаров исключительно широк, многообразие технических решений кажется безграничным. Однако при ближайшем рассмотрении выясняется, что по принципу действия различные изоляционные материалы походят друг на друга как две капли воды. В ключевой рубрике «Теплозащитные материалы» «Справочник инженера» дает четкое и краткое определение: «В основу действия всех технических изоляционных материалов положено свойство низкой теплопроводности газов, и в первую очередь воздуха. Мелкоячеистая структура самого материала призвана уменьшать конвективный и лучистый теплообмен. Различают изоляционные материалы пористые (пробка, кизельгур, пенопласты), волокнистые (минеральная вата, минеральная шерсть) и пленочные с воздушной прослойкой». Это определение действительно охватывает все теплоизоляционные материалы, но отнюдь не все теплозащитные, к числу которых принадлежат также средства, использующие принцип отражения, а не изоляции. Тот, кому хоть раз приходилось в разгар лета путешествовать по жарким странам в автомобиле, окрашенном в черный цвет, сразу поймет, о чем идет речь. Кузов такого автомобиля слабо отражает тепловое излучение не знающего пощады южного солнца. Внутри же автомобиля, окрашенного в белый цвет, температура в тех же условиях нередко оказывается на 10° ниже. Таким образом, полная палитра теплозащитных материалов выглядит следующим образом: пористые, волокнистые, пленочные с воздушной прослойкой и отражающие.
Я уже неоднократно упоминал о том, что при решении своих технических проблем растения обычно проигрывают все возможные варианты, доводя при этом каждый из них до полного совершенства. [27] Посмотрим же, как обстоит в царстве растений дело с теплозащитой.
Рассмотрим прежде всего пористые материалы. Пожалуй, единственный пример обращения человека к природным теплоизоляционным материалам растительного происхождения — это пробка. Не всегда пробковый слой у растений бывает ярко выражен. Наиболее мощный слой пробки образуется на стволах и старых ветвях пробкового дуба, в диком виде произрастающего в странах Средиземноморья. Именно из его коры делают самые обыкновенные бутылочные пробки. Вообще пробковый покров формируется на всех деревьях — березе, платане, бузине и т. д., однако здесь он во много раз тоньше, и поэтому его нецелесообразно использовать в промышленности. [28] Жизненно важный слой ствола дерева — камбий, лежащий между древесиной и корой, находится всего в нескольких сантиметрах, а у молодых растений даже в нескольких миллиметрах от поверхности ствола. Пробка коры надежно защищает нежные клетки камбиального слоя от механического повреждения, высыхания и резких температурных колебаний. Нередко мне приходилось видеть, как пробковый дуб более или менее благополучно переносил тяжелые последствия лесных пожаров. Даже высокая температура не могла окончательно убить в нем жизнь: уже на следующий год после перенесенного ожога дерево давало молодые побеги. Выручал толстый — с несколько сантиметров — слой пробки. Но термоизоляционным свойствам пробка не уступает минеральной вате и получившим столь широкое распространение стекломатам. Обожженный кизельгур, или инфузорная земля (диатомит), в том виде, в каком его используют строители, по эффективности теплоизоляции может сравниться с пробкой только в том случае, если защитный слоя из него будет в три раза толще.
Лишь у двух видов теплоизоляционных материалов коэффициент теплопроводности всего на 25% ниже, чем у пробки. Это — пепопласты, изготовляемые на основе синтетических смол, и слоистые пластики, в которых наполнителем является воздух. На фото 68 в сильно увеличенном виде показана структура жесткого пенопласта, разработанного на базе полистирола специально для целей теплоизоляции. На снимке хорошо различимы мелкие и мельчайшие ячейки, заполненные воздухом (зачернены). Размер самой крупной из них едва достигает одного миллиметра. Замкнутая структура и чрезвычайно тонкие стенки ячеек в комплексе существенно понижают теплопроводность материала.
Короче говоря, пенопласты — идеальный теплоизоляционный материал, появившийся на свет лишь в нашем столетии и, следовательно, технологически еще очень юный. Природа же знакома с ними с древнейших времен. На фото 69 изображена структура природного пенопласта, основная функция которого состоит в том, чтобы предохранить плоды цитрусовых от заморозков или чрезмерного перегрева. Перед нами микрофотография губчатой ткани кожуры апельсина. Темные пятна на снимке — это не живые клетки растения, а межклеточные пустоты, заполненные воздухом. С полным правом о них можно сказать, что это также идеальный теплоизоляционный материал. Собственно губчатая ткань сильно растянута и имеет разрывы в очень тонких стенках клеток. Остается только удивляться исключительной похожести изображений на фото 68 и 69.
Фото 68. Микрофотография структуры технического теплоизоляционного материала (жесткий пенопласт на основе полистирола). На снимке хорошо различимы мелкие и мельчайшие ячейки (темные участки), заполненные воздухом, и их сверхтонкие с многочисленными разрывами стенки. Сочетание этих особенностей структуры и обусловливает низкую теплопроводность материала.
