@ 2015.08.27 , 15:42

橡树:狂风奈我何

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10年前的这周,狂风夹杂着暴雨,裹挟着一路吹起的各种瓦砾和树木席卷了整个新奥尔良和墨西哥湾,洪水和夺命的狂风所到之处满目疮痍,一百多万人流离失所,许多美国人不愿意再谈起那次灾难,卡特里娜这个名字永远记载在美国自然灾害史上。不过生物学家Janine Benyus 发现,虽然卡特里娜飓风摧枯拉朽势不可挡,可新奥尔良的橡树却奇迹般地熬过了飓风。

树木可能是地球上最高耸的生命了,为了保护自己不受威胁树木已经演化出许多保护自己的机制。杜克大学研究在流体中的生物形成自身结构机制的生物学家Steven Vogel认为,橡树解决了许多让工程界抓破头皮也解决不了的问题。

要知道在狂风下的大树面对的是多种作用力的共同摧残,Vogel说让任何一个工程师来分析都要崩溃。除了要抵抗高速的风以外,树木还要能够承受空气的骤然加速度和空气的投射重量——也就是树木的质量。几阵狂风之间的简短无风期对于树木也具有破坏性作用。风停下时,树木被弯曲的部分反弹回来,来回摇晃,树根和树枝很可能承受巨大的荷载。除了空气动力作用的大集合,降雨量、土壤条件、周围树木的状况等环境因素同样对树的存活有影响。

树叶为在光合作用方面作用巨大,可一旦暴风来临,树叶就起到了风帆的作用。俗话说树大招风,大风下的树叶就像一片片小小的风帆,提供了大量的阻力。但是树叶也有减少风阻的办法,如果风速达到65公里/小时,枫树、白杨和冬青树的叶子竟然能改变形状——有的树叶卷曲成小小的桶状,有的累在一起形成一个个圆锥,有的被压平——新的形状都使风阻更小。作为抵抗树叶在风的侵袭下形成的强大侧向力,强悍的根系也是树屹立不倒的防范措施。

Vogel认为树虽然不会开口说话,却是天然的工程大师。但树木并不是最好的仿生学研究对象,因为树的生长常常受到一些限制因素影响。Vogel说自然界的生物的设计强度往往是达标就够了,但是人类的建筑不能像树木一样,大多数存活就可以,人类的建筑一定要比实际需要更牢固,因为我们需要这些建筑在任何情况下都安全可靠。所以目前看来,更可靠的还是钢梁。

本文译自 Wired,由译者 富贵命长 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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