为什么植物的形态对建筑工程有所启示

传说二千多年前，我国有位鲁班师傅，有一次他上山砍树，无意中被一棵丝茅草划破了手，他感到奇怪：柔嫩的小草怎么会使长满老茧的手弄破出血？仔细一看，发现叶子边缘有许多小刺，又尖又细，摸一下果真很锋利。他高兴极了，回家请老铁匠仿照这种叶的边缘打了一把有刺的铁片，用它锯树，比斧头砍快多了。为了使铁片硬而直，操作方便，他又设计了一副木框。这样，就制成了第一把锯子。

一百多年前，国外有位花匠,在水池里种了一些美丽王莲，它的叶子又圆又大，直径有2米左右，活象个大竹匾浮在水面上，上面能稳稳当内地坐上一个小朋友。他想:一片叶子这么牢固，到底是什么原因？他翻过王莲的叶子，看到叶子背面有一根根粗大的叶脉，在叶脉之间横生着象镰刀似的小叶脉，它们纵横交错，形成了有规律的几何图形，他模仿王莲的叶子结构，用钢条和玻璃成功地建造了一座飘浮在水面上的美丽“水晶宫”，从此,他也成了有名的建筑师。

这两个故事告诉我们，研究植物的结构和功能是非常有趣的，模仿生物来设计新型建筑物的科学称作“仿生学”，今天应用得很广泛。

你知道高高的电视塔，为什么都设计成类似圆锥形的结构？这是从高山上的云杉树得到的启发，云杉长年累月受着狂风的袭击，树干的底部变得粗大，整个树干成了圆锥形，模仿云杉的形态造成的电视塔，即使遇到十二级台风也巍然不动。

现代化的城市，一幢幢摩天楼平地而起，怎样把很多大楼设计得更合理、更科学呢？从植物对光照、温度等环境条件的自身调节中得到启发，你看那繁茂生长的叶子，看起来好象杂乱无章，如果你选一个枝条，从顶端往下瞧，就可以看到叶子在茎上排列得那么井然有序，就拿最常见的车前草的叶来说吧，数学家研究了它，发现它的叶子是按照对数螺旋线有规律地排列的，计算了每片叶子的夹角是137°3＇28〃，可以用数学方程式来表示。这样的排列，每片叶子都有机会得到充足的阳光来进行光合作用。所以，叶子的对数螺旋线也是采光面枳最大的排列方程。从车前草那儿学到了调节日光辐射的原理，有人设计十几层楼的大厦，安排得毎个房间都能照到温暖、明亮的阳光。

再看植物的叶片，中间有很多叶脉，象人的血管一样，是叶子的“运输线”，看似横七竖八，其实，它的几何图形能使最短的距离达到最高的运输效率。在设计城市街道、高座公路、输油管、煤气管、水管系统时，叶脉不就提供了一个极好的设计模型吗？

谁都知道鸡蛋壳很薄，但要捏碎它可不容易！很多植物的种子、果核、果荚也有类似的薄壳，但却十分坚固。这是由于弯曲的表面，即使薄得象纸一样，但也可耐受相当大的压力。人们从中得到启示，设计了薄壳结构的建筑物，北京东站大厅的屋顶就是其中之一。

小麦是大家都熟悉的植物，它的茎这么细，一折就断，并不坚固，但却能支持比它直径大200〜300倍的长茎秆直立不倒。然而，今天一百多层楼的大厦高度最多也只有它建筑面积直径的20〜30倍。所以，研究植物结构特点和它的负荷力学原理，将可启发建筑师把楼房盖得又高又牢。

植物在亿万年的进化中，被大自然精雕细刻，形成了今天各种各样适合在一定环境下生存的形态，它们的结构极其精巧完善，功能也十分优异，让我们不断地探索研究，找出规律，仿照它们与环境至善至美的协调配合，为人类创造出更多更美的建筑来。