橡樹：狂風(fēng)奈我何
10年前的這周，狂風(fēng)夾雜著暴雨,，裹挾著一路吹起的各種瓦礫和樹木席卷了整個(gè)新奧爾良和墨西哥灣,，洪水和奪命的狂風(fēng)所到之處滿目瘡痍，一百多萬人流離失所,，許多美國人不愿意再談起那次災(zāi)難,，卡特里娜這個(gè)名字永遠(yuǎn)記載在美國自然災(zāi)害史上。不過生物學(xué)家Janine Benyus 發(fā)現(xiàn),，雖然卡特里娜颶風(fēng)摧枯拉朽勢不可擋,，可新奧爾良的橡樹卻奇跡般地熬過了颶風(fēng)。 樹木可能是地球上最高聳的生命了,，為了保護(hù)自己不受威脅樹木已經(jīng)演化出許多保護(hù)自己的機(jī)制,。杜克大學(xué)研究在流體中的生物形成自身結(jié)構(gòu)機(jī)制的生物學(xué)家Steven Vogel認(rèn)為，橡樹解決了許多讓工程界抓破頭皮也解決不了的問題,。 要知道在狂風(fēng)下的大樹面對的是多種作用力的共同摧殘,，Vogel說讓任何一個(gè)工程師來分析都要崩潰。除了要抵抗高速的風(fēng)以外,，樹木還要能夠承受空氣的驟然加速度和空氣的投射重量——也就是樹木的質(zhì)量,。幾陣狂風(fēng)之間的簡短無風(fēng)期對于樹木也具有破壞性作用。風(fēng)停下時(shí),，樹木被彎曲的部分反彈回來,，來回?fù)u晃，樹根和樹枝很可能承受巨大的荷載,。除了空氣動(dòng)力作用的大集合,，降雨量、土壤條件,、周圍樹木的狀況等環(huán)境因素同樣對樹的存活有影響,。 樹葉為在光合作用方面作用巨大，可一旦暴風(fēng)來臨,，樹葉就起到了風(fēng)帆的作用,。俗話說樹大招風(fēng)，大風(fēng)下的樹葉就像一片片小小的風(fēng)帆,，提供了大量的阻力,。但是樹葉也有減少風(fēng)阻的辦法,，如果風(fēng)速達(dá)到65公里/小時(shí)，楓樹,、白楊和冬青樹的葉子竟然能改變形狀——有的樹葉卷曲成小小的桶狀,，有的累在一起形成一個(gè)個(gè)圓錐，有的被壓平——新的形狀都使風(fēng)阻更小,。作為抵抗樹葉在風(fēng)的侵襲下形成的強(qiáng)大側(cè)向力,，強(qiáng)悍的根系也是樹屹立不倒的防范措施。 Vogel認(rèn)為樹雖然不會(huì)開口說話,，卻是天然的工程大師,。但樹木并不是最好的仿生學(xué)研究對象,，因?yàn)闃涞纳L常常受到一些限制因素影響,。Vogel說自然界的生物的設(shè)計(jì)強(qiáng)度往往是達(dá)標(biāo)就夠了，但是人類的建筑不能像樹木一樣,，大多數(shù)存活就可以,，人類的建筑一定要比實(shí)際需要更牢固，因?yàn)槲覀冃枰@些建筑在任何情況下都安全可靠,。所以目前看來,，更可靠的還是鋼梁。 |
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