Підписуйтеся на КРВ.медіа:
Telegram | Viber | Instagram | WhatsApp | FB | TikTok | YouTube
Дослідники з Гарвардської школи інженерії та прикладних наук і Музею зоології порівняльного аналізу вперше показали, як жорсткі гілки в пташиних гніздах формують стабільні структури без клею чи цвяхів. Використовуючи комп’ютерне моделювання та рентгенівську томографію, вони з’ясували, що ключем до міцності є тертя, гравітація та унікальне переплетення гілок. Про це повідомляє КРВ.медіа з посиланням на дослідження в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Як птахи створюють міцні гнізда
Пташині гнізда, на перший погляд, здаються тендітними конструкціями, зробленими з тонких гілочок. Проте в реальності вони демонструють стійкість до вітру, дощу та щоденних коливань. Птахи витрачають години на збирання матеріалів, вибираючи кожен елемент так, щоб він підходив для потреб висиджування потомства. Особливе значення мають розміри гілочок і спосіб їх укладання.
Гнізда мають витримувати вагу птахів, що сідають і злітають, а також впливи довкілля. Для цього птахи використовують власне тіло як інструмент перевірки: проштовхують, натискають і злегка трусять гілки, щоб переконатися, що вони «сіли» на своє місце.
Рентген і сталеве гніздо показали внутрішню геометрію
Команда дослідників отримала від Музею зоології порівняльного аналізу унікальний зразок — гніздо голуба, зроблене зі сталевих дротів. Це дозволило провести рентгенівське сканування та відстежити точне розташування кожного елементу. Виявилося, що навіть з мінімальним перекриттям гілки можуть «зачепитися» одна за одну, створюючи так звані топологічні замки.
Такі точки дотику формують міцну сітку, що передає навантаження по всій структурі. Саме завдяки цим дрібним зачепленням гнізда витримують повторювані навантаження, не втрачаючи форми.
Що таке ентанглмент і чому він важливий
Науковці використали поняття «ентанґлмент» (англ. entanglement) — переплетення, для опису способу, в який жорсткі й прямі гілки можуть створювати стійкі конструкції. Хоча зазвичай це поняття асоціюється з гнучкими об’єктами (наприклад, навушниками чи ліанами), дослідження показало, що навіть тверді елементи можуть переплітатися, якщо вони довгі або тонкі.
За допомогою комп’ютерного моделювання вчені змогли визначити, що важливими є кути контакту, точки перетину та довжина гілок. Зокрема, гілки з великим співвідношенням довжини до товщини краще утворюють надійні з’єднання, які не розпадаються при вібрації.
Вібрації посилюють стійкість гнізда
Ще одне відкриття: гнізда не лише витримують вібрації, а й стають стійкішими під їхнім впливом. Дослідники імітували коливання, подібні до тих, що виникають у міських середовищах — від транспорту, руху людей чи погоди.
Такі тремтіння змушують окремі гілки щільніше вкладатися у структуру. Це нагадує механізм природного самозатягування: елементи зсередини з’єднуються дедалі щільніше, підвищуючи загальну міцність.
За словами постдока Джунга Квона, «прути з малою довжиною можуть формувати часткові зв’язки, але лише довгі прутки створюють справді цілісну структуру».
Як пташині гнізда можуть змінити інженерію
Дослідники вважають, що принципи, закладені в будівництві пташиних гнізд, можна адаптувати для створення нових типів конструкцій — гнучких, адаптивних і стійких до динамічних навантажень.
Такі структури не потребуватимуть традиційних кріплень, бо триматимуться завдяки переплетенню й геометрії. Це відкриває перспективи для:
-
активних тканин, які змінюють жорсткість;
-
захисного спорядження;
-
реабілітаційних пристроїв;
-
будівельних матеріалів для зон підвищеної сейсмічності.
Це може стати основою нового покоління конструкцій, які поєднують простоту, міцність і адаптивність — за аналогією з тим, що природа втілює у гніздах птахів.
Раніше ми також писали, що штучний інтелект навчився «читати» емоції собак, котів та коней
