идеальная форма в природе
Идеальная форма? Исследования, наконец, раскрывают древнее универсальное уравнение формы яйца
Исследователи из Кентского университета, Научно-исследовательского института экологии и компании Vita-Market Ltd открыли универсальную математическую формулу, которая может описать любое птичье яйцо, существующее в природе, что до сих пор не удавалось.
Форма яйца давно привлекает внимание математиков, инженеров и биологов с аналитической точки зрения. Эта форма была высоко оценена в ходе эволюции как достаточно объемная для инкубации эмбриона, достаточно маленькая, чтобы наиболее эффективно выносить организм, не скатываться после откладывания, достаточно прочная структурно, чтобы выдержать вес и стать началом жизни для 10 500 видов, сохранившихся со времен динозавров. Яйцо называют «идеальной формой».
Идеальная форма
При анализе всех форм яиц использовались четыре геометрические фигуры: шар, эллипсоид, овоид и пириформ (коническая форма), причем математическую формулу для пириформа еще предстоит вывести.
Чтобы исправить ситуацию, исследователи ввели дополнительную функцию в формулу овоида, разработав математическую модель для совершенно новой геометрической формы, которая характеризуется как последняя стадия эволюции сферы-эллипсоида и применима к любой геометрии яйца.
Эта новая универсальная математическая формула для формы яйца основана на четырех параметрах: длина яйца, максимальная ширина, смещение вертикальной оси и диаметр на одной четверти длины яйца.
Эта давно искомая универсальная формула является значительным шагом в понимании не только самой формы яйца, но и того, как и почему она развивалась, что делает возможным ее широкое биологическое и технологическое применение.
Математические описания всех основных форм яйца уже нашли применение в исследованиях продуктов питания, машиностроении, сельском хозяйстве, бионауках, архитектуре и аэронавтике. В качестве примера, эта формула может быть применена для инженерного конструирования тонкостенных сосудов яйцевидной формы, которые должны быть прочнее типичных сферических.
Эта новая формула является важным прорывом, имеющим множество применений, включая:
Теперь, когда яйцо можно описать с помощью математической формулы, работа в области биологической систематики, оптимизации технологических параметров, инкубации яиц и селекции домашней птицы значительно упростится.
Внешние свойства яйца жизненно важны для исследователей и инженеров, разрабатывающих технологии инкубации, переработки, хранения и сортировки яиц. Существует необходимость в простом процессе идентификации с использованием объема яйца, площади поверхности, радиуса кривизны и других показателей для описания контуров яйца, что и обеспечивает данная формула.
Даррен Гриффин, профессор генетики Кентского университета и руководитель исследования, сказал: «Биологические эволюционные процессы, такие как формирование яйца, должны быть исследованы для математического описания в качестве основы для исследований в эволюционной биологии, что и продемонстрировала эта формула. Эта универсальная формула может быть применена в фундаментальных дисциплинах, особенно в пищевой промышленности и птицеводстве, и послужит толчком для дальнейших исследований, вдохновленных яйцом как объектом исследования».
Доктор Валерий Нарушин, бывший приглашенный исследователь Кентского университета, сказал: «Мы надеемся увидеть применение этой формулы в различных отраслях, от искусства до технологий, от архитектуры до сельского хозяйства. Этот прорыв показывает, почему такие совместные исследования отдельных дисциплин очень важны». опубликовано econet.ru по материалам scitechdaily.com
Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:
Исследовательская работа «ПОЧЕМУ ФОРМА ШАРА СЧИТАЕТСЯ ИДЕАЛЬНОЙ?»
Фамилия, имя, отчество автора, дата рождения
Хороший Алексей Александрович, 18.02.2000г.
Красноярский край, г.Боготол, пер. Челюскина, д.5
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №3» г. Боготола
Место выполнения работы
Апёнкина Марина Леонидовна, МБОУ «СОШ№3», учитель математики
Ответственный за корректуру текста работы
Апёнкина Марина Леонидовна, МБОУ «СОШ№3», учитель математики
e-mail (обязательно) Контактный телефон
Хороший Алексей Александрович
г.Боготол, МБОУ «СОШ№3», 6 класс
«Почему форма шара считается идеальной?»
руководитель: Апёнкина Марина Леонидовна, МБОУ «СОШ№3», учитель математики.
Цель научной работы: выяснить, почему шар является идеальной формой. Методы проведенных исследований: анализ литературных источников и источников Интернет, классификация, систематизация, обобщение, математические методы для расчётов. Основные результаты исследования: найдена информация о понятии шара, собрана и систематизирована информация о проявлении формы шара в природе и жизни человека, с помощью расчётов доказана экономичность формы шара, в литературных источниках найдена информация об идеальности формы шара, сделаны выводы.
Гипотеза : шар является идеальной формой, т.к. сама природа стремится к воспроизводству данной формы.
Цель – выяснить, почему шар является идеальной формой.
Найти информацию о понятии шара.
Найти информацию о форме шара в природе.
Найти информацию о проявлении формы шара в жизни человека.
Доказать, что форма шара – самая экономичная форма.
Методы проведенных исследований : анализ литературных источников и источников Интернет, классификация, систематизация, обобщение, математические методы для расчётов.
Сферой называется фигура, состоящая из всех точек пространства, равноудалённых от данной точки. Сфера – это граница шара. Центр, радиус и диаметр сферы являются также центром, радиусом и диаметром шара.
Шар – это объединение сферы и всех ее внутренних точек [4].
Основные формулы [1]:
Площадь сферы Объем шара Длина окружности Площадь круга
ФОРМА ШАРА В ПРИРОДЕ
ПРОЯВЛЕНИЕ ФОРМЫ ШАРА В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА
Рассмотрим некоторые примеры использования формы шара в жизни человека.
Как известно, жилище первобытного человека имело округлые формы: юрты, чумы, вигвамы, шатры. Сегодня сфера, как самое совершенное из Платоновых тел, пытается вернуть утраченные позиции. Сегодня в рамках органической архитектуры дома сферической или полусферической формы демонстрируют целую галерею природных образов: это могут быть дома-пузыри (как творения Антти Ловага на Лазурном берегу), сейсмостойкие японские дома-шары диаметром 6 м или целые конгломераты шаров, напоминающие то пчелиные соты, то пену [7].
Резервуары для хранения нефти и газа имеют сферическую форму.
Сферические оболочки окружают антенны радиолокаторов, стоящих на научных судах, следящих за полетом наших кораблей и спутников, принимающих оттуда важную информацию.
Изготовление охотничьей дроби: расплавленный свинец льют через тонкие отверстия. В полете, струя разбивается на капли, которые, падая в воду, застывают в виде одинаковых шариков.
Шаровая форма мяча доставляет ему еще одно замечательное свойство – он одинаков со всех сторон и может катиться в любую сторону. Наверное, этим во многом вызван успех таких игр как футбол, волейбол, гандбол, теннис, пинг-понг. Это свойство шара используется не только в играх, но и в технике, например, в шарикоподшипниках: несколько шариков помещаются в обойму из двух колец. Кольца легко перекатываются по шарикам, поэтому шарикоподшипники ставят на осях велосипедов, мотоциклов, автомашин, и не только на осях колес, но и во всех местах, где происходит вращение. В обычном велосипеде можно насчитать не менее 11 шарикоподшипников [6].
ШАР – ЭКОНОМИЧНАЯ ФОРМА
Тела в форме шара обладают рядом свойств: при однородности вещества заряд, напряженность, поверхностные натяжения одинаковы во всех точках поверхности шара. Одним из них является изопериметрическое свойство. Для пространственных фигур оно заключается в том, что среди всех тел с данным объемом наименьшую площадь поверхности имеет шар. Это свойство можно формулировать и так: среди всех тел с данной площадью поверхности наибольший объем имеет шар [14].
Чтобы доказать, что шар – более экономичная форма, чем куб, решим задачу:
П
усть имеются два геометрических тела куб и шар одинакового объёма. Найдём площадь поверхности куба и шара, если длина ребра куба равна 10 см. Для этого воспользуемся формулами:
; 
; 
; при 
; при 
Вывод: из расчётов видим, что наименьшую площадь поверхности при равных объёмах имеет шар.
Исходя из расчётов, можно понять, почему природа предлагает самую экономичную форму упаковки в виде шара, а не в виде куба, поэтому фрукты и ягоды всевозможных размеров и цветов часто бывают именно такой формы [8].
Одно дело – мыльный пузырь, а другое – кот, «Я думаю, вы видели, что делает кот, когда в холодную ночь он приготовляется ко сну: он поджимает лапы, свертывается и таким образом делает свое тело насколько возможно шарообразным. Он делает так, очевидно, чтобы сохранить тепло, сделать минимальным выделение тепла через поверхность своего тела. Кот, не имеющий ни малейшего намерения уменьшить свой объем, пытается уменьшить свою поверхность. » [9].
Рассмотрим, почему форму шара принимают звезды, планеты и их достаточно массивные спутники. В то же время относительно небольшие космические объекты форму шара не принимают. Очевидно, что шарообразность небесных тел связана именно с их большой массой. Любое массивное тело создает вокруг себя гравитационное поле, вызванное собственным тяготением и центробежной силой, возникающей в результате вращения вокруг оси. Гравитационные силы направлены к центру, их действие придает всем небесным телам шарообразную форму. Шар – это тело с наименьшей площадью поверхности, а значит – обладающая и наименьшей поверхностной энергией. Поскольку любая физическая система стремится уменьшить свою поверхностную энергию, именно эту форму принимает жидкость или газ в состоянии невесомости. Твердые тела сохраняют свою форму, сопротивляясь внешним воздействиям. Что касается относительно небольших по размеру небесных тел, например, астероидов, то наряду с твердым состоянием они обладают еще и небольшой массой, а значит их гравитационное поле не достаточно велико для того, чтобы существенно влиять на конфигурацию. Вывод достаточно прост: небесное тело способно приобрести шарообразную форму в том случае, если оно достаточно массивно и находится преимущественно в жидком или газообразном состоянии. Именно такими свойствами обладают звезды, планеты и их спутники [ 12 ].
Из-за наименьшей площади поверхности резервуары для хранения нефти и газа имеют сферическую форму, ведь при этом экономится материал оболочки этих резервуаров.
На протяжении всех веков люди стремились к единению, стабильности и совершенству. Одним из традиционных символов этого идеала для людей во всём мире стал круг. Круг не имеет ни начала, ни конца. Он одинаково открыт во всех направлениях. Из всех геометрических фигур площадь круга при заданном периметре наибольшая. С древних времён до сегодняшнего дня Божественное, то есть сила, которая превосходит физическую материю, чаще всего изображается в виде круга. Трёхмерный круг – это шар, или сфера. Сфера обладает большой стабильностью и структурной целостностью, а также наибольшим объёмом при данной площади поверхности [13].
Мудрая природа поместила основу жизни − в яйцо, в сферу-икринку. Но не в куб. Человеческий череп − тот же сфероид. Все небесные тела круглы, но не квадратны. Мир наполнен летающими шарами, но не кубами!
С точки зрения эниологии − науки об энергоинформационном обмене в природе и обществе − купола и своды обладают свойством распределения концентраций энергонапряжений.
Круглым формам присуще равномерное поле без существенных зон напряжений и патогенных аномалий, в отличие от углов, особенно близких к 90 градусам.
Осмысление мироздания человечеством начиналось с представления о шаре: золотом шаре, золотом яйце, из которого − как из символа творческого начала − развернулась Вселенная. Когда человечество обитало и развивалось в круглых (в плане) жилищах, оно понимало природу и было неразрывно с ней в сознании своем.
Человек во все века и до настоящего времени подсознательно связывал божественные энергии со сферическими поверхностями, отражая это сознание в культовых постройках: церквях, минаретах, мечетях и т. п.
Всё в мире биполярное. Есть свет − есть тьма, добро − зло, частица − античастица, вещество − антивещество, плюс − минус, мужчина − женщина и т.д. Соответственно, есть формы и координаты, несущие Жизнь, и есть формы и координаты, несущие разрушение и гибель. Эти формы − шар и куб!
Шар имеет точку равновесия в любой точке своей поверхности, а попробуйте куб установить на ребро или вершину.
Человечество двинулось по кубическому пути развития, настроив от Японии до Америки бесконечные производные на заданную тему. Почему смерчи сносят прямоугольные города? Почему волна сносит прямоугольные города? Потому что плоскость «воюет» со всем, − её нельзя обтечь, её нельзя облететь, − её можно только разрушить! Они имеют разные формообразующие начала.
Учёными сфотографировано большое количество галактик, но почему-то ни в одной из них не заложен в основание прямоугольник или квадрат. То же самое и в микромире: атомы, молекулы. Мировой Разум так проектирует и «строит» [11].
Изучив информацию о форме шара, я понял, что сама природа взяла эту форму для устройства мира. И человеку, как части этого мира, она очень привлекательна. Именно поэтому человек стремится использовать эту форму в своей повседневной жизни. А изопериметрическое свойство делает шар лидером среди прочих геометрических тел.
Кроме определений шара, которые я нашёл в учебнике, есть ещё одно определение шара как фигуры не только «совершеннейшей» (Данте), но и «прекраснейшей» из фигур (Платон). [9]. Шар – идеальная форма. В этом нет никаких сомнений.
Моя работа может иметь продолжение в следующих направлениях: форма шара в природе, форма шара в жизни человека, возведение домов-сфер.
Атанасян Л. С. Геометрия 10-11 классы: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни. – М.: Просвещение, 2011.
Пчелиная экономия: почему природа предпочитает шестиугольники?
Ксения Донская
При достаточной наблюдательности в живой природе легко обнаружить строгую геометрию. В особом почете оказываются гексагоны — правильные шестиугольники. Почему их так любят пчелы и архитекторы и какие у них преимущества с точки зрения физики, рассказал английский ученый и научный журналист Филип Болл. «Теории и практики» перевели отрывок из книги «Закономерности в природе: Почему живой мир выглядит так, как выглядит», опубликованный на сайте Nautilus.
Как пчелам это удается? Соты, в которых они хранят золотистый нектар, — это чудеса инженерного искусства, набор ячеек в форме призмы с правильным шестиугольником в основании. Толщина восковых стенок строго определена, ячейки немного отклоняются от горизонтали, чтобы вязкий мед не вытекал, и соты находятся в равновесии с учетом влияния магнитного поля Земли. А ведь эту конструкцию без чертежей и прогнозов строят множество пчел, которые одновременно работают и координируют свои попытки сделать соты одинаковыми.
Древнегреческий философ Папп Александрийский думал, что пчелы, должно быть, наделены «геометрическим предвидением». И кто, если не Господь, мог одарить их такой мудростью? Как писал английский энтомолог Уильям Керби в середине XIX века, пчелы — «математики от Бога». Чарльз Дарвин не был в этом уверен и проводил эксперименты, чтобы установить, могут ли пчелы строить идеальные соты, используя лишь приобретенные и врожденные способности, как предполагалось в его теории эволюции. Но все же почему шестиугольник? Это чисто геометрический вопрос. Если вы хотите сложить вместе несколько одинаковых по форме и размерам ячеек таким образом, чтобы они заполняли всю плоскость, подойдут только три правильные фигуры (с равными сторонами и углами): равносторонние треугольники, квадраты и гексагоны. Если выбирать из этих вариантов, то шестиугольные соты потребуют наименьшей общей длины перегородок, в отличие от треугольников и квадратов той же площади. Поэтому в пчелиной любви к гексагонам есть смысл: на изготовление воска тратится энергия, и они стараются минимизировать расходы — точно так же, как строители пытаются сэкономить на стоимости кирпичей. К такому выводу пришли в XVIII веке, и Дарвин объявил, что соты из правильных шестиугольников «идеальны для экономии труда и воска».
Дарвин думал, что естественный отбор наделил пчел инстинктами для строительства восковых ячеек, у которых есть весомое преимущество: на них нужно тратить меньше времени и энергии, чем на соты других форм. И хотя кажется, что пчелы действительно обладают особыми способностями в том, что касается измерения углов и толщины стен, мнения ученых по поводу того, насколько активно насекомые их используют, расходятся, поскольку скопления шестиугольников встречаются в природе довольно часто.
Если вы подуете на пузырьки на поверхности воды, чтобы согнать их вместе, то они приобретут форму шестиугольников — или, по крайней мере, приблизятся к ней. Вы никогда не увидите скопище квадратных пузырей: если даже четыре стенки соприкоснутся, они немедленно перестроятся в конструкцию с тремя сторонами, между которыми будут примерно равные углы в 120 градусов — что-то вроде центра эмблемы «Мерседеса».
Очевидно, нет никаких организмов, которые работали бы над этими склеенными пузырями, как пчелы над сотами. Рисунок образуется исключительно благодаря законам физики. Так же очевидно, что у этих законов есть определенные предпочтения: например, склонность к трехстороннему соединению стенок пузырей. Аналогичная вещь происходит и с пеной, которая сложнее по строению. Если вы дуете через соломинку в мыльную воду и создаете «гору» пузырей в трехмерном пространстве, вы видите, что их стенки при соприкосновении всегда создают четырехсторонний союз и пересекающиеся мембраны находятся под углом около 109 градусов — это угол, который имеет непосредственное отношение к тетраэдру.
Что определяет форму пузырей и закономерности образования «развилок» мыльных стенок? Природа еще более озабочена экономией, чем пчелы. Пузыри и мыльная пленка состоят из воды (и слоя мыльных молекул), и поверхностное натяжение сжимает поверхность жидкости таким образом, чтобы она занимала наименьшую площадь. Поэтому капли дождя при падении принимают форму, близкую к сферической: у сферы наименьшая площадь поверхности по сравнению с другими фигурами того же объема. На восковом листке капли воды сжимаются в маленькие бусинки по той же причине.
Поверхностное натяжение объясняет и тот узор, который образуют пузыри или пена. Пена стремится к такой конструкции, при которой общее поверхностное натяжение будет минимальным, а значит, минимальной должна быть и площадь мыльной мембраны. Но конфигурация стенок пузырей должна быть прочной и с точки зрения механики: натяжение в разных направлениях на «перекрестке» должно быть идеально сбалансировано (по тому же принципу нужен баланс при строительстве стен собора). Трехстороннее соединение в пленке из пузырьков и четырехстороннее — в пене — комбинации, которые достигают этого баланса.
Но тем, кто думает (а такие имеются), что соты — это просто застывшее обилие пузырей из теплого воска, трудно будет объяснить, как такие же множества шестиугольных ячеек получаются у бумажных ос, которые при строительстве используют не воск, а комки жеваных волокон древесины и стеблей, из которых они изготавливают подобие бумаги. Мало того, что поверхностное натяжение тут не играет особой роли, но к тому же ясно, что у разных видов ос разные врожденные инстинкты с точки зрения архитектурных решений: они могут значительно различаться.
Хотя геометрия стыков стенок пузырей диктуется взаимодействием механических сил, в ней бессмысленно искать намек на то, какую форму должна принять пена. Обычная пена содержит многогранные элементы различной формы и размера. Присмотритесь — и вы увидите, что их стенки не идеально прямые: они немного изогнуты. Поскольку чем меньше пузырь, тем выше в нем давление газа, стенка маленького пузыря рядом с большим будет слегка выпирать вперед. Более того, у некоторых элементов пять граней, у других — шесть, а у только четыре или всего три. При небольшой гибкости стенок все эти формы могут образовать четырехстороннее соединение, близкое по композиции к тетраэдру, что необходимо для механической устойчивости. Так что форма пузырей может изменяться. И хотя пену можно изучать с помощью правил геометрии, по своей сути она довольно хаотична.
Предположим, что вы могли бы сделать «идеальную» пену, в которой все пузыри одного размера. Какой тогда должна быть их идеальная форма, чтобы общая площадь стенок была наименьшей, но требование для углов на стыке выполнялось? Этот вопрос обсуждался много лет, и долгое время считалось, что идеальной формой будет четырнадцатигранник c квадратными и шестиугольными гранями. Но в 1993 году была открыта немного более экономичная, хотя и менее упорядоченная структура, состоящая из повторяющейся группы из восьми разных форм. Этот более сложный рисунок был использован в качестве вдохновения для пеноподобного дизайна водного стадиона для Олимпиады 2008 года в Пекине.
Здание Национального плавательного комплекса в Пекине © Ben McMillan
Правила, работающие для пузырей в пене, также можно отнести и к другим узорам, которые обнаруживаются в живых организмах. Не только фасеточные глаза мухи состоят из групп шестиугольных ячеек, которые напоминают группы пузырей; еще и светочувствительные клетки в каждой из этих ячеек собираются в гроздья по четыре, что опять же напоминает мыльные пузыри. Даже в случае мух-мутантов, у которых таких клеток больше, можно говорить о том, что их организация более-менее идентична поведению пузырей.
Из-за поверхностного натяжения мыльная пленка, охватывающая проволочную петлю, натянута ровно, как упругая сетка батута. Но если проволочный каркас погнут, то пленка также будет выгибаться элегантным контуром, который автоматически подсказывает вам наиболее экономичный с точки зрения использования материала способ покрытия пространства, огороженного каркасом. Таким образом, архитектор может увидеть, как построить крышу для здания со сложной архитектурой и потратить минимум стройматериалов. Как бы то ни было, дело не только в экономичности этих так называемых минимальных поверхностей, но и в их красоте и элегантности; вот почему такие архитекторы, как Фрай Отто, использовали их в качестве вдохновения для своих работ.
Эти поверхности минимизируют не только площадь, но и кривизну. Чем круче изгиб, тем больше кривизна. Она может быть положительной (выпуклости) или отрицательной (углубление, впадина или прогиб). Средняя кривизна изогнутой поверхности будет нулевой, если положительная и отрицательная кривизна друг друга уравновешивают. Поэтому лист может быть весь покрыт искривлениями, а средняя кривизна окажется наименьшей. Такая минимально искривленная поверхность разрезает пространство аккуратным лабиринтом коридоров и каналов — сетью.
Фрай Отто, Олимпийский стадион в Мюнхене © Atelier Frei Otto Warmbronn
Это явление называют периодической минимальной поверхностью («периодическая» лишь означает, что эта структура повторяется вновь и вновь; другими словами, это постоянная последовательность). Когда такие последовательности были обнаружены в XIX веке, они казались просто математическим курьезом. Но теперь мы знаем, что природа извлекает из них пользу.
Клетки организмов различных видов, от растений до миног или крыс, обладают мембранами с подобными микроскопическими структурами. Никто не знает, зачем они нужны, но они встречаются настолько часто, что логично предположить, что они выполняют какую-то полезную функцию. Может быть, они отделяют один биохимический процесс от другого, упраздняя их взаимное влияние друг на друга. Или, возможно, они просто эффективны в качестве «рабочей поверхности», поскольку многие биохимические процессы протекают на мембранах, где могут находиться ферменты и другие активные молекулы. Каковы бы ни были функции таких лабиринтов, вам не понадобятся сложные генетические инструкции для их строительства: законы физики сделают все за вас.
У некоторых бабочек, таких как голубянка малинная, на крыльях есть чешуйки, в которых располагается аккуратный лабиринт из жесткого материала — хитина, — сформированный в виде определенной периодической минимальной поверхности под названием гироид. Взаимодействие между неровностями на чешуйчатой поверхности крыльев приводит к тому, что волны определенной длины — то есть определенные цвета — исчезают, в то время как другие усиливают друг друга. Этот механизм влияет на окраску насекомого.
Скелет морского ежа Cidaris rugosa — пористая совокупность ячеек в форме другого вида периодической минимальной поверхности. Это экзоскелет, который расположен снаружи мягких тканей организма, защитная раковина, на которой растут кажущиеся опасными колючки из того же минерала, который входит в состав мела и мрамора. Открытая решетчатая структура указывает на то, что материал прочный, но при этом нетяжелый, — как пенометалл, который используется в авиастроительстве.
Чтобы создать упорядоченную конструкцию из твердого неподатливого минерала, эти организмы, по всей видимости, делают макет из мягкой гнущейся мембраны и затем кристаллизуют твердое вещество внутри одной из взаимопроникающих сетей. Другие существа могут использовать минеральную пену для более сложных задач. Из нее они выстраивают конструкции-«трельяжи», которые, как зеркала, могут направлять свет за счет особенностей его отражения от рельефа. Сеть полых микроскопических каналов, напоминающих соты, в хитиновых щетинках необыкновенного морского червя (морской мыши) превращает эти волосоподобные структуры в природное оптическое волокно, которое может преломлять свет, благодаря чему цвет существа может измениться от красного до в зависимости от направления освещения. Изменение окраски помогает отпугивать хищников.
Этот принцип использования мягких тканей и мембран в качестве макета для формирования упорядоченного минерального экзоскелета широко распространен среди морских обитателей. Некоторые морские губки имеют экзоскелеты, сделанные из минеральных стержней, соединенных по принципу «паутинки» на детских площадках, и они невероятно напоминают формы, которые складываются при столкновении мыльных пузырей в пене, — и тут не может быть никаких разговоров о совпадениях, поскольку архитектуру диктует поверхностное натяжение.
Подобные процессы, известные как биоминерализация, дают впечатляющий результат в таких морских организмах, как лучевики и диатомеи. У некоторых из них встречаются аккуратно выстроенные экзоскелеты, состоящие из минеральных ячеек в виде гексагонов и пентагонов: их можно назвать морскими сотами. Когда немецкий естествоиспытатель (и талантливый художник) Эрнст Геккель впервые увидел эти формы в микроскоп в конце XIX века, он сделал их главным украшением своего собрания рисунков под названием «Красота форм в природе», которое сильно повлияло на художников начала XX века и до сих пор вызывает восхищение. Для Геккеля эти конструкции были доказательством фундаментальной креативности природы — предпочтение порядка и узоров, встроенное в сами законы естества. Даже если сегодня мы не разделяем эту теорию, что-то есть в этой убежденности Геккеля в том, что упорядоченность — это неудержимый импульс живого мира, и мы по праву можем считать его прекрасным.