Παρασκευή 28 Νοεμβρίου 2014
 
 
ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

Μαθήματα αρχιτεκτονικής από τους τερμίτες

Καθώς οι επιστήμονες μελετούν προσεκτικά τις απίστευτες κατοικίες των τερμιτών διαπιστώνουν ότι θα είχαν πολλά να διδαχθούν απ΄ αυτές οι αρχιτέκτονες. Αν μάλιστα το περιβάλλον μας γίνει εχθρικότερο, ίσως τα έντομα με τη λάσπη τους να μας... ξελασπώσουν!
Μαθήματα αρχιτεκτονικής από τους τερμίτες
εκτύπωσημικρό μέγεθος  μεγάλο μέγεθος

 

Στην καρδιά της αφρικανικής σαβάνας υπάρχει μια πόλη πρότυπο για τη βιώσιμη ανάπτυξη. Οι ενισχυμένοι με αντιστηρίγματα πύργοι της είναι φτιαγμένοι εξ ολοκλήρου από φυσικά, βιοδιασπώμενα υλικά. Οι κάτοικοί της ζουν και εργάζονται σε κλιματιζόμενους χώρους με ελεγχόμενη υγρασία, χωρίς να καταναλώνουν ούτε ένα βατ ηλεκτρικής ενέργειας. Το νερό έρχεται από πηγάδια που είναι σκαμμένα βαθιά στη γη και τα τρόφιμα καλλιεργούνται με αυτάρκεια σε κήπους μέσα στα τείχη της. Η μητρόπολη αυτή δεν είναι μόνο φιλική για το περιβάλλον· με τα καμπυλωτά τείχη και τις ανάλαφρες αψίδες της θα μπορούσε να πει κανείς ότι είναι μάλλον όμορφη.

Φυσικά δεν είναι μια ανθρώπινη πόλη. Μιλάμε για μια φωλιά τερμιτών.

Αντίθετα με τους τερμίτες και τα άλλα έντομα που χτίζουν μόνα τις φωλιές τους, εμείς οι άνθρωποι δεν δίνουμε ιδιαίτερη σημασία στο να κάνουμε τα κτίρια να ταιριάζουν στο περιβάλλον μας.«Μπορούμε να αναπτύξουμε παράλογες αρχιτεκτονικές ιδέες χωρίς να απειλούμαστε από την τιμωρία της φυσικής επιλογής»λέει ο αρχιτέκτοναςΓιουχάνι Παλάσμαατου Πανεπιστημίου Τεχνολογίας του Ελσίνκι της Φινλανδίας. Καθώς όμως αρχίζουμε να αφυπνιζόμαστε απέναντι στην κλιματική αλλαγή και την εξάντληση των φυσικών πόρων, το ενδιαφέρον για τον τρόπο με τον οποίο τα έντομα διαχειρίζονται το «οικοδομικό» περιβάλλον τους ανανεώνεται. Οπως φαίνεται, έχουμε πολλά να μάθουμε.

«Οι οικοδομικοί μηχανισμοί και οι αρχές σχεδιασμού των φωλιών των εντόμων δεν είναι ακόμη καλά κατανοητά»λέει οΓκι Τερολάζτου Κέντρου Ερευνών για τη Ζωική Γνώση του γαλλικού Εθνικού Κέντρου Επιστημονικών Ερευνών (CΝRS) και του Πανεπιστημίου της Τουλούζης. Αυτό βεβαίως δεν σημαίνει ότι δεν έχουν γίνει προσπάθειες. Οι έρευνες γύρω από τις φωλιές των τερμιτών έχουν ξεκινήσει από τη δεκαετία του 1960, όταν ο ελβετός εντομολόγοςΜάρτιν Λύσερέκανε τις πρωτοποριακές μελέτες του στις φωλιές που έχτιζαν οι τερμίτες του γένους Μacrotermes στις πεδιάδες της Νότιας Αφρικής. Αυτός υποστήριξε για πρώτη φορά ότι τα φαινομενικά άτακτα και χαοτικά «βουναλάκια» αποτελούσαν στην πραγματικότητα άψογα μηχανικά σχεδιασμένες οικολογικές κατασκευές. Εσωτερικοί «κήποι»
Συγκεκριμένα είχε υποστηρίξει ότι υπήρχε μια στενή σχέση ανάμεσα στον τρόπο με τον οποίο κατασκευάζονται οι φωλιές και στην τροφή που τρώνε οι τερμίτες. Οι Μacrotermes τρέφονται με κυτταρίνη, ένα συστατικό των φυτών που οι άνθρωποι δεν μπορούν να αφομοιώσουν. Στην πραγματικότητα, ούτε και οι τερμίτες μπορούν. Αντιπαρέρχονται αυτό το πρόβλημα καλλιεργώντας κήπους από μύκητες οι οποίοι μετατρέπουν το ξύλο σε αφομοιώσιμα θρεπτικά συστατικά.

Αυτοί οι κήποι μυκήτων πρέπει να εξαερίζονται καλά, ενώ η θερμοκρασία και η υγρασία τους πρέπει να είναι στενά ελεγχόμενες- όχι μικρό κατόρθωμα για τα τροπικά κλίματα στα οποία ζουν οι τερμίτες. Στην περιγραφή του Λύσερ η θερμότητα που παράγεται από τον μεταβολισμό των μυκήτων και τα σώματα των τερμιτών κάνει τον πνιγηρό, φορτωμένο με διοξείδιο του άνθρακα αέρα να ανεβαίνει μέσα από μια κεντρική καμινάδα. Από εκεί διοχετεύεται προς τα έξω μέσα από τους πορώδεις τοίχους της φωλιάς, ενώ φρέσκος αέρας απορροφάται προς τα μέσα από τη βάση.

Γιγαντιαίοι πνεύμονες
Η ιδέα ήταν τόσο απλή και γοητευτική ώστε οδήγησε σε μια τεχνητή απομίμηση: το Κέντρο Εastgate της Χαράρε της Ζιμπάμπουε που έχει σχεδιάσει ο αρχιτέκτοναςΜικ Πιρς. Εγκαινιάστηκε το 1996 καυχώμενο ότι διαθέτει συστήματα εξαερισμού και δροσισμού εμπνευσμένα από τους τερμίτες. Ή τουλάχιστον από την εντύπωση που υπήρχε γύρω από αυτό το ζήτημα, αφού, όπως τελικά αποδείχθηκε, ελάχιστες, αν όχι καμία, φωλιές τερμιτών λειτουργούν με αυτόν τον τρόπο.

Η διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας και υγρασίας μέσα στις φωλιές των τερμιτών με την ταυτόχρονη απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα απαιτεί μια εξαιρετικά αποτελεσματική διαδικασία ανταλλαγής αερίων. Μια τυπική φωλιά με περίπου δύο εκατομμύρια κα τοίκους χρειάζεται να «αναπνέει» περίπου 1.000 λίτρα φρέσκου αέρα καθημερινά. Για να διερευνήσουν περισσότερο πώς μπορεί να επιτυγχάνεται μια τέτοια ανταλλαγή ο Σκοτ Τέρνερ,ειδικός στους τερμίτες εντομολόγος του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης στο Σέρακιουζ, και οΡούπερτ Σόαρ της βρετανικής εταιρείας Freeform Εngineering εξέτασαν τις αρχές σχεδιασμού των φωλιών των Μacrotermes στη Ναμίμπια. Διαπίστωσαν ότι οι τοίχοι των φωλιών είναι θερμότεροι από το κεντρικό τμήμα τους, γεγονός το οποίο αποκλείει τη θεαματική προς τα έξω ροή του φορτωμένου με διοξείδιο του άνθρακα αέρα που προτείνει ο Λύσερ. Πράγματι, η εισαγωγή ενός αερίου δείκτη στη φωλιά έδωσε ελάχιστες ενδείξεις σταθερής κυκλοφορίας του αέρα με μεταφορά. Με την πνοή του ανέμου
Οι δύο ερευνητές πιστεύουν ότι οι φωλιές των τερμιτών εκμεταλλεύονται τις αναταράξεις στις ριπές ανέμου που πέφτουν επάνω τους. Μία και μόνο πνοή ανέμου περιλαμβάνει δίνες και ρεύματα που ποικίλλουν σε ταχύτητα και κατεύθυνση ανάλογα με τις συχνότητες. Τα εξωτερικά τοιχώματα των φωλιών είναι κατασκευασμένα έτσι ώστε να επιτρέπουν μόνο στις δίνες που αλλάζουν με τις χαμηλές συχνότητες να εισχωρούν βαθιά στο εσωτερικό τους. Εφόσον το εύρος των συχνοτήτων του ανέμου αλλάζει από ριπή σε ριπή, το όριο ανάμεσα στον πνιγηρό εσωτερικό αέρα και στον φρέσκο αέρα που έρχεται απ΄ έξω μετακινείται μέσα στα τοιχώματα της φωλιάς επιτρέποντας την ανταλλαγή των δύο σωμάτων αέρα. Στην ουσία, η φωλιά λειτουργεί σαν ένας γιγαντιαίος πνεύμονας.

Αυτό είναι κάτι πολύ διαφορετικό από τον τρόπο με τον οποίο λειτουργεί ο εξαερισμός στα σύγχρονα ανθρώπινα κτίρια. Εδώ ο φρέσκος αέρας μεταφέρεται, μέσω ανοιγμάτων, προς τα μέσα για να διώξει τον πνιγηρό αέρα. Ο κ. Τέρνερ πιστεύει ότι έχουμε κάτι να αντλήσουμε από την προσέγγιση των τερμιτών.

«Μπορούμε να αλλάξουμε εντελώς την ιδέα που έχουμε για έναν τοίχο». Θα πρέπει ίσως να πάψουμε να σκεπτόμαστε τους τοίχους σαν «φράγματα» που εμποδίζουν αυτό που είναι έξω να μπει μέσα και να προσπαθήσουμε να τους μετατρέψουμε σε προσαρμοστικές, πορώδεις διεπιφάνειες που ρυθμίζουν την ανταλλαγή θερμότητας και αέρα ανάμεσα στο εσωτερικό και στο εξωτερικό.«Αντί να ανοίγουμε ένα παράθυρο για να αφήσουμε τον φρέσκο αέρα να μπει μέσα,αυτό θα το κάνει ο τοίχοςαλλά με προσεκτικό φιλτράρισμα και διαχείριση, όπως το κάνουν οι φωλιές των τερμιτών»υποστηρίζει.

Απορροφητικά σφουγγάρια
Το Κέντρο Εastgate στη Χαράρε της Ζιμπάμπουε χτίστηκε στα μέσα της δεκαετίας του 1990 βασισμένο στις τότε ισχύουσες θεωρίες για τον κλιματισμό των φωλιών των τερμιτών
Ενα άλλο ζήτημα που διερευνούν οι ειδικοί είναι το πόσο δεξιοτέχνες είναι οι τερμίτες στο να προσαρμόζουν τα κτίριά τους στις τοπικές συνθήκες. Οι τερμίτες που ζουν σε πολύ θερμά κλίματα, π.χ., φτιάχνουν τις φωλιές τους βαθιά στο χώμα εκμεταλλευόμενοι το έδαφος ως επαγωγέα θερμότητας σε έναν εξαιρετικά αποτελεσματικό τρόπο ρύθμισης της θερμοκρασίας. Αλλα είδη διατηρούν την υγρασία εναποθέτοντας έναν πολτό από μασημένο ξύλο και γρασίδι στη βάση της φωλιάς. Αυτός λειτουργεί σαν γιγαντιαίο σφουγγάρι: με χωρητικότητα ως και 80 λίτρα, μπορεί να απελευθερώσει ή να απορροφήσει νερό για να εξισορροπήσει τις διακυμάνσεις υγρασίας μέσα στη φωλιά. Θα μπορούσαμε να μιμηθούμε αυτή την τεχνική τοποθετώντας δεξαμενές με νερό στο κάτω μέρος των κτιρίων για να αποκαταστήσουμε την υγρασία στα θερμά, ξηρά κλίματα. «Καθώς αρχίζουμε να κατανοούμε περισσότερα, βλέπουμε να ανοίγεται ένα απέραντο σύμπαν νέων βιο-εμπνευσμένων αρχών σχεδιασμού»λέει ο κ. Τέρνερ.

Εργοδηγός οι φερομόνες!
Οι τερμίτες εξασφαλίζουν ένα εξαιρετικά επιτυχημένο κατασκευαστικό αποτέλεσμα χρησιμοποιώντας χημικά σήματα που λέγονται φερομόνες. Καθώς οι οικοδόμοι της φωλιάς μασούν βόλους χώματος για να τους μετατρέψουν σε ένα πολτό σαν τσιμέντο, το σάλιο τους προσθέτει στο μείγμα ένα χημικό το οποίο μόλις για λίγα λεπτά μπορούν να «μυρίσουν» οι άλλοι οικοδόμοι σε απόσταση περίπου ενός εκατοστού. Αυτό δημιουργεί μια θετική ανάδραση: όσο πιο πολύ υψώνεται μια στήλη τόσο πιο έντονη γίνεται η εκπομπή της φερομόνης κάνοντας τους τερμίτες να προσθέτουν περισσότερο υλικό.

Τέτοιου είδους προσεγγίσεις αποτελούν ανάθεμα για τις ανθρώπινες ιδέες σχεδιασμού και ελέγχου, σύμφωνα με τις οποίες ένα κεντρικό γενικό σχέδιο εκπονείται εκ των προτέρων από έναν αρχιτέκτονα και ακολουθείται αυστηρά. Ο κ. Τέρνερ νομίζει όμως ότι ίσως τελικά να αρχίσουμε να υιοθετούμε μια νοοτροπία που να προσεγγίζει περισσότερο αυτή των εντόμων καθώς η πρόοδος της τεχνολογίας καθιστά κάτι τέτοιο όλο και περισσότερο εφικτό.«Η ρομποτική έχει τεράστιες ευκαιρίες να αναπτύξει συστήματα με μονάδες που θα συνδέονται με μια κατανεμημένη νοημοσύνη και θα μπορούν να αναμορφώνουν τη δομή ενός κτιρίου με την αλλαγή των συνθηκών»υποστηρίζει. Αυτό ακούγεται ίσως εξεζητημένο, στην πραγματικότητα όμως αποτελεί απλώς μια επιστροφή στις παλιές ανθρώπινες πρακτικές της οργανικής δόμησης και σχεδίασης των οικισμών, στην οποία οι προσθήκες και οι μετατροπές γίνονταν βαθμηδόν με τον χρόνο ανάλογα με αυτά που είχαν προηγηθεί.

Οι τερμίτες αντιμετωπίζουν πολλές από τις προκλήσεις που αντιμετωπίζουμε και εμείς στο δομημένο περιβάλλον μας και ανταποκρίνονται σε αυτές πιο αποτελεσματικά και με βιώσιμο τρόπο.«Η φωλιά είναι με πολλούς τρόπους το ίδιο ζωντανή με τους τερμίτες που τη χτίζουν»λέει ο κ. Τέρνερ. Ισως σύντομα τα ανθρώπινα κτίρια αρχίσουν και αυτά να ζωντανεύουν.

ΟΙ ΣΦΗΚΕΣ ΤΟΥ ΧΑΡΤΙΟΥ
Κάποιες ιδέες μπορούν επίσης να αντληθούν από τις οικοδομικές διαδικασίες που ακολουθούν τα έντομα.Από τα έντομα-οικοδόμους που έχουν μελετηθεί περισσότερο είναι οι λεγόμενες σφήκες «του χαρτιού»,οι οποίες έχουν ονομαστεί έτσι από το ινώδες υλικό που χρησιμοποιούν για να φτιάξουν τις φωλιές τους.Οι τελευταίες αποτελούνται από διατάξεις σωληνοειδών κελιών με εξαγωνικές εγκάρσιες διατομές και,παρά το γεγονός ότι τα σχέδιά τους παρουσιάζουν εκπληκτική ποικιλία,δεν είναι σε καμία περίπτωση τυχαία.

Για να διαπιστώσουν πώς φτιάχνονται αυτές οι σφηκοφωλιές ο κ.Τερολάζ και οι συνάδελφοί του έδωσαν στις σφήκες διαφορετικό χρώμα χαρτιού για κάθε στάδιο της οικοδόμησης της φωλιάς.Ετσι αποδείχθηκε ότι οι σφήκες τηρούν γενικούς οικοδομικούς κανόνες οι οποίοι βασίζονται στη διαμόρφωση των γειτονικών κελιών.«Για παράδειγμα, προτιμούν να προσθέσουν κελιά σε ένα γωνιακό σημείο παρά να ξεκινήσουν μια καινούργια σειρά»λέει ο κ.Τερολάζ.Καμία σφήκα ξεχωριστά δεν έχει την παραμικρή ιδέα του πώς θα είναι η τελική κατασκευή, ωστόσο ακολουθώντας ένα απλό σύστημα κανόνωνοι κανόνες που καθορίζονται από την εξέλιξη μεγιστοποιούν τις πιθανότητες επιβίωσης των εντόμων- τα κτίσματα στα οποία καταλήγουν είναι σωστά.

ΚΑΤΟΙΚΙΕΣ ΠΟΥ ΤΑΙΡΙΑΖΟΥΝ ΜΕ ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ
Οι τερμίτες του αφρικανικού είδους Μacrotermes bellicosus έχουν αναπτύξει δύο πολύ διαφορετικές στρατηγικές για να βελτιστοποιήσουν τον εξαερισμό των φωλιών τους ανάλογα με τις τοπικές καιρικές συνθήκες.Στη ζεστή, ξηρή σαβάνα της Ανατολικής και της Δυτικής Αφρικής οι φωλιές τους μοιάζουν με «καθεδρικούς» με πολλά βέλη (όπως στη φωτογραφία).Σύμφωνα με τη βιολόγο Γιούντιτ Κορμπ του Πανεπιστημίου του Οσναμπρυκ της Γερμανίας,αυτή είναι μία από τις περιπτώσεις στις οποίες τα ρεύματα της κυκλοφορίας του αέρα κατά τη διάρκεια της ημέρας οδηγούνται από τις βαθμίδες θερμοκρασίας προς το κάτω μέρος της φωλιάς και μετά ανεβαίνουν στα τοιχώματα.Η κυκλοφορία αυτή σε γενικές γραμμές καταργείται κατά τη διάρκεια της νύχτας,όταν οι βαθμίδες θερμοκρασίας σταματούν ή αντιστρέφονται, με αποτέλεσμα να αποφεύγεται η απώλεια ενέργειας και η φωλιά να διατηρείται σε μια σχεδόν σταθερή θερμοκρασία.

Στα πιο δροσερά δάση της Βόρειας Ακτής του Ελεφαντοστού όμως το ίδιο είδος φτιάχνει απλούστερες θολωτές φωλιές στις οποίες ο ελαφρύτερος θερμός αέρας ανεβαίνει προς το επάνω μέρος της φωλιάς και διαφεύγει μέσα από μικρές τρύπες στους τοίχους.Αυτός ο σχεδιασμός φαίνεται να δεσμεύει περισσότερη θερμότητα περιορίζοντας την προς τα έξω ροή του αέρα και εξασφαλίζοντας με αυτόν τον τρόπο ότι οι κήποι μυκήτων που παρέχουν την τροφή των τερμιτών διατηρούνται στη βέλτιστη θερμοκρασία.

Χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά ένα άλλο είδος τερμιτών έχει αναπτύξει μια καινοτόμο μέθοδο για να αντλήσει όσο το δυνατόν περισσότερο όφελος από τον ήλιο.Ο μαγνητικός τερμίτης Αmitermes meridionalis της Αυστραλίας χρησιμοποιεί το μαγνητικό πεδίο της Γης για να φτιάξει επιμήκεις φωλιές με κατεύθυνση από τον Βορρά προς τον Νότο.Οι πλατιές ανατολικές και δυτικές προσόψεις απορροφούν τις πιο αδύναμες αχτίδες του πρωινού και απογευματινού ήλιου,ενώ μια σχετικά στενή επιφάνεια εκτίθεται στην καυτή ηλιακή ακτινοβολία του μεσημεριού διατηρώντας με αυτόν τον τρόπο τη θερμοκρασία σχετικά σταθερή.

Ολες οι φωλιές τερμιτών,λέει η κυρία Κορμπ,φαίνεται να είναι σχεδιασμένες ώστε να παρέχουν ομοιοστατικές συνθήκες στις οποίες το εσωτερικό περιβάλλον παραμένει όσο το δυνατόν πιο σταθερό.Τα πολύ διαφορετικά περιβάλλοντα στα οποία ακμάζουν οι τερμίτες αποδεικνύουν πόσο επιτυχημένοι είναι.

© 2010 Νew Scientist Μagazine, Reed Βusiness Ιnformation Ltd.


Science περισσότερες ειδήσεις

εκτύπωσημικρό μέγεθος  μεγάλο μέγεθος

ΠΡΟΗΓΟΥΜΕΝΟ ΑΡΘΡΟ:

ΤΕΡΜΙΤΕΣ ΔΑΣΚΑΛΟΙ

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ