الهام از حیات
همشهري معماري موج نو
80
ریخت‌شناسی حاصل از متابولیسم جانداران
فرمی برای بهتر زیستن معماریهموارهدرحالتغییراتیسیستمیکاست.تغییراتیکهتوسطدینامیک آبوهواواقتصاد،تکنولوژی‌هایجدیدوابزارهایجدیدتولیدهدایتمی‌شوند. عالقه به دینامیک سیاالت در شبکه‌ها و سطوحی با ویژگی‌های جدید در حال افزایش اس�ت .این تمایالت جدید یک واکنش فرهنگ�ی عمومی به بازنگری مفهوم طبیعت با نگرشی معمارانه در عصر معاصر است .این بازنگری نگاه ابزاری به طبیعت در معماری اس�ت .این نگاه از منبعی برای تبدیل ساده به مدل‌ها یا طبیعت به عنوان تنها منبعی از الهامات ترسیمی به این سطح تغییر کرده است که طبیعت معدنی از فرآیندهای دینامیک مرتبط به هم و قابل آنالیز و بازسازی دیجیتالیاست.
در طول تاریخ ،فرم اصلی‌ترین نقطه تمرکز در تئوری‌ها و کارهای عملی احمدرضا لطفی معماری بوده است .فرم در طول زمان براساس ایدئولوژی‌های مختلف و معمار روش‌های تولید شکل ساختمان ،تغییرات بسیاری کرده است .سیستم انتقال یا سیس��تم جابه‌جایی هوا هم��واره در ایجاد فرم م��ورد نظر قرار گرفته‌اند .در معماری ساخت ،ریخت‌شناسی بر متابولیسم(سوخت و ساز) ارجحیت دارد و از آن جدا شده است .در ریخت‌شناسی ش��هرها ،اختصاص دادن پارک‌ها و مابقی فضاها به عنوان ریه‌های شهرها تشبیه دقیقی نیست و این تشبیهی است که از متابولیسم اشتباهی انتخاب شده است. در دنیای طبیعی ،فرم و متابولیس��م روابط بس��یار متفاوتی دارند .ترکیب پیچیده انرژی و متریال مشخصکننده ریخت‌شناسی موجودات زنده و ارتباط موجودات با یکدیگر اس��ت .ارتباطی که سبب ایجاد سیستم اکولوژیک و جمعیتی از موجودات زنده می‌شود که به صورت خودمختار اداره می‌گردند. تمامی موجودات زنده باید انرژی و متریال را از اطراف خود به دست آورند و آن را به بدن خود انتقال دهند تا برای ساختن بافت‌ها ،رشد ،بازسازی خود و زنده ماندن استفاده شود .دارکی ونتوورت تامسون در «رشد و فرم» به این موضوع می‌پردازد که ریخت‌شناسی موجودات زنده دارای ویژگی‌های دینامیک و فعال است که انرژی نقش غالب را در آن بازی می‌کند.موجودات زنده می‌توانند با تبادل انرژی متریال در طی س��طوح خود و برگرداندن متریال و انرژی‌های تغییریافته به محیط ،خود را بسازند و به صورت دینامیک زنده بمانند .ریخت‌شناسی و متابولیسم شدیدا با این فرآیند انرژی و ماده مرتبط است .متابولیسم آتش زندگی است که در تمامی سطوح مولکولی تا دینامیک‌های اکولوژیک پیچیده اتفاق می‌افتد .ویژگی‌های متابولیکی مشترکی در تمامی فرم‌ها وجود دارد .فرم‌ها حاصل رابطه‌ها مابین هندسه و اندازه کلی طرح بدن ،دمای داخلی و نحوه زندگی در محیط است. نحوه اجرا ،مهم‌ترین نگرانی در مباحثات معماری معاصر بوده است و این موضوع کامال مشخص است که معماران این روزها توجه زیادتری به طبیعت پیدا کرده‌اند .حساس��یت زیادی در مورد «زندگی» ساختمان‌ها وجود دارد و همچنین فهم این موضوع که اجرا و رفتار ساختمان می‌تواند بر پروسه طراحی تأثیر بگذارد بهجای آنکه عملکردهای همشهري معماري
فصلنامه‌معماري و شهرسازي .پاییز نود و دو
81
الهام از حیات
همشهري معماري موج نو
تصویر ۱ نس��بت‌های بازسازیشده طول ش��اخه‌ها ،س��بب توزیعی کامال یکنواخت در دسته‌های برگ می‌شود .این نسبت‌ها مشابه نسبت‌های مشاهدهشده در درختان واقعی است.
82
ساختمان در ادامه بر فرم ساختمان تأثیر گذارد .بررسی متابولیسم‌های طبیعی یکی از مهم‌ترین منابع برای طراحی است .این بررسی‌ها می‌توانند مشخص کنند که شکل یا ریخت‌شناسی عمیقا در ارتباط با نحوه نگهداری و انتقال انرژی است .ریخت‌شناسی و سازمان‌دهی سیس��تم‌های انرژی در طبیعت می‌تواند مجموعه‌ای از مدل‌ها را برای ریخت‌شناسی ساختمان‌ها و نهایتا شهرهای آینده فراهم آورد. متابولیس��م تعیین‌کننده ارتباط بین افراد و جمعیت‌ها در طبیعت با محیط پیرامون آنهاس��ت .باالترین س��طح سازمان‌دهی زیس��تی که ش��امل ارتباط بین گونه‌ها ،الگو و تراکم توزیع گونه‌ها بر روی سطح زمین است ،حاصل پروسه‌ای متابولیک است .تمام پروس��ه‌های متابولیک نیز ریشه در تابش نور خورشید بر سطح زمین دارد .درصد کوچکی ـ کمتر از دو درصد ـ از انرژی نور از طریق فتوسنتز گیاه وارد سیستم زیستی (اکولوژیک) می‌شود .انرژی نور به انرژی شیمیایی تبدیل می‌شود ،در سلول‌ها نگهداری و جهت ساخت بافت‌های گیاه استفاده می‌شود .به جریان انرژی در بدن هر موجود زنده‌ای اغلب «زنجیره غذا» گفته می‌ش��ود (اگرچه این کلمات بهدرستی توصیفکننده این پروسه نیستند و بهتر است به آن بافت گفته شود تا زنجیره) که توصیفکننده مسیر کلی جریان انرژی است. گیاه متریال زیستی تولید می‌کند که می‌تواند به انرژی تبدیل شود و در نتیجه به مصرف موجودات دیگر درمی‌آید. گیاهخواران به مصرف گیاهخواران و گوشتخواران درمی‌آیند و انسان‌ها نیز تمامی انواع را مصرف می‌کنند .اندام‌های مرده نیز توسط میکروب‌ها و قارچ‌ها دوباره تبدیل به مولکول‌های زیستی می‌شوند .در هر سطح از این زنجیره غذا، انرژی گرفته می‌شود و به این شکل انرژی از یک سطح به س��طح دیگر انتقال می‌یابد .متریال بازیافت می‌شود اما انرژی استفاده و پراکنده می‌شود و در نتیجه در سیستم ناپدید می‌شود .همه فرآیندهای متابولیک بدون منبع ثابت انرژی متوقف می‌شوند ،اگرچه بیشتر موجودات زنده توان ذخیرهسازی مقداری از انرژی به شکل شیمیایی را دارا هستند تا بتوانند در نوسانات انرژی موقتی ،زنده بمانند. در تمامی سیس��تم‌های انرژی ،ویژگی‌های مش��ترکی وجود دارد .تمام موجودات زنده نهتنها باید انرژی را تولید و نگهداری کنند بلکه باید آن را انتقال دهند و به همین دلیل اس��ت که ش��کلی از شبکه‌های شاخه‌ای در تمامی موجودات زنده دیده می‌شود .همچنین بین انرژی ،طول عمر و توده بدن ارتباط وجود دارد .موجودات زنده کوچک‌تر به طور عمومی از نظر متابولیک فعالیت بیشتری در مقایسه با موجودات بزرگ‌تر دارند و هرچقدر موجود زنده بزرگ‌تر باشد متابولیسم کندتر خواهد بود .موجودات زنده بزرگ‌تر در مقایسه با موجودات کوچک‌تر بیشتر عمر می‌کنند. رابطه متابولیک با توده بدن و طول عمر موجودات زنده پیچیده اس��ت اما به طور کلی یک گرم از بافت زنده تقریبا مقدار معینی از انرژی را در طول عمر خود مصرف می‌کند ،بدون ارتباط با فرم یا گونه آن موجود زنده .با درنظرگرفتن
گیاه یا حیوان بودن ،میزان فعالیت‌های متابولیکی از گونهای به گونه دیگر متفاوت است اما به طور کلی به نظر می‌رسد که میزان مصرف انرژی در ازای هر واحد توده بدن با افزایش اندازه ،کاهش می‌یابد .برای مثال یک گرم از بافت بدن موش 25برابر بیشتر از یک گرم از بافت بدن فیل ان��رژی مصرف می‌کند و به همین دلیل موش باید در دفعات بیش��تر و میزان بیش��تر (نس��بت به توده بدنی خود) در مقایسه با فیل ،غذا بخورد .با مقایسه بین دو موجود زنده که از نظر اندازه بسیار تفاوت دارند مانند باکتری و پستاندار ،فعالیت متابولیک در هر واحد از توده بدن تقریبا مشابه است. طول عمر ،موردی اس��ت که با ان��دازه موجود زنده تغییر می‌کند ،مثال باکتری چند ساعت ،موش دو تا سه سال و فیل 60سال عمر می‌کند. چنین مطالعاتی در تاریخچه معماری وجود ندارد. با این حال این موضوع مش��خص اس��ت که میزان متابولیسم یک ساختمان و رابطه‌ای که این میزان
با جرم و فرم ساختمان دارد ،مجموعه‌ای از شرایط را برای ارزیابی همه س��اختمان‌ها نخواهد س��اخت اما اینها را می‌توان در طراحی س��اختمان‌ها لحاظ کرد .امروزه فرهنگ ،آب و هوا و اقتصاد انرژی مورد تجدیدنظرهای عمده قرار گرفته‌اند و به همین دلیل ابزارها و قواعد جدید برای ساختمان‌ها و شهرهای آینده ضروری است .بررسی متابولیسم‌های طبیعی با دق��ت به معم��اری متری��ال سیس��تم در جهت نگهداری ،انتقال و تبدیل انرژی آغاز می‌گردد.
تصویر 3 طراحی پترن قرارگیری شاخه‌ها در درخت کاج به‌وسیله Maxscript 3D Studio Scripting Language
تصویر 4 در ایکس ری برگ؛ آوندها و رگبرگ‌ها نشان داده می‌شود .اگرچه پترن رگبرگ‌ها (جابه جایی مایعات) در گونه‌های مختلف گیاه متفاوت است اما در تمامی گونه‌ها میزان جریان آب در گیاه به وسیله برگ‌ها کنترل و کند می‌شود .فتوسنتز (یک متابولیسم) دریک گیاه تعداد برگ‌ها ،سایز آنها و طول عمر برگ‌ها را تعیین می‌کند .ارتباط ریاضی پیچیده‌ای بین شبکه توزیع مایعات در کل گیاه و موفولوژی کلی گیاه وجود دارد.
متابولیسمی چون فتوسنتز و ریخت‌شناسی گیاه گیاهان خ��ود را تغذیه می‌کنند .آنه��ا متریال‌های مورد نیاز خود را ،مولکول به مولکول از نور خورشید، دیاکس��ید کربن و آب و مقدار کمی از مواد معدنی موجود در خاک ،تولید می‌کنند .این پروسه حاصل یک واکنش ش��یمیایی اس��ت که به آن فتوس��نتز
می‌گویند .این متابولیسم در موجودات تکسلولی دریایی (س��یانو باکتری و جلبک‌ها) و دیگر گیاهان در سطح زمین وجود دارد .اکس��یژن محصول این متابولیسم است.دیاکسید کربن وارد گیاه می‌شود و اکسیژن به همراه بخار آب از منافذ برگ‌ها ،روزنه‌های هوایی و ریشه آن خارج می‌شود.گیاهانی که به آب
تصویر ۲ طبقهبندیهای هیدرولوژیکی کلی هورتون از سلس��لهمراتب در یک شبکه شاخه« .نسبت‌های هورتون» ریشه‌ای است و حاصل نسبت ثابت انشعاب و طول نسبی هر بخش است.
بررسیمتابولیسم‌هایطبیعییکیاز مهم‌ترین منابع برای طراحی است. این بررس�ی‌ها می‌توانند مشخص کنن�د که ش�کل یا ریخت‌شناس�ی عمیقا در ارتباط ب�ا نحوه نگهداری و انتقال انرژی است .ریخت‌شناسی و سازمان‌دهی سیستم‌های انرژی در طبیعتمی‌تواندمجموعه‌ایازمدل‌ها را برای ریخت‌شناسی ساختمان‌ها و نهایتا شهرهای آینده فراهم آورد.
و هوای گرم‌تر عادت دارند ،فتوس��نتز سریع‌تری انجام می‌دهند.در این نوع از گیاهان ،برای کاهش میزان از دست دادن آب ،روزنه‌های هوایی در طول روز زمان کوتاه‌تری برای جذب دیاکسید کربن باز می‌مانند .باز شدن روزنه‌های هوایی در شب سبب کاهش تبخیر آب در گیاه می‌ش��ود.در آب و هوای بهشدت گرم ،روزنه‌های هوا در شب و روز بسته باقی می‌ماند و فعالیت‌های متابولیکی گیاه درون آن انجام می‌شود .این ویژگی به گیاه اجازه می‌دهد در آب و هوای خش��ک زنده بماند تا زمانی که آب در دسترس قرار گرفت ،سریعا آن را جذب و خود را بازسازی کند .بدنه گیاه دارای بافت‌هایی اس��ت که برای ذخیره آب اختصاص یافته‌اند و حتی در بعضی گیاهان ریش��ه‌ها نیز چنین سازگاریای پیدا کرده‌اند. آرایش برگ‌ها در تصویری ضدنور یا سیلوئت از درخت ،فرم درخت و شکل رشد برگ‌ها بستگی به شکل و اندازه هر برگ دارد که آن نیز وابس��ته به گونه درخت و میزان سایهاندازی برگ‌ها روی هم اس��ت .در محیط‌هایی که نور در سطح باالیی وج��ود دارد ،برگ‌ها به صورت الیهالیه بر روی ه��م قرار می‌گیرند تا جایی که به پایین‌تری��ن برگ نیز حداقل نور برای فتوسنتز برسد .این موضوع مطرح اس��ت که در گونه‌های «پیشرو» یا همان گونه‌های اولیه درختان ،برگ‌ها در چندین الیه و درهمتنیده ق��رار می‌گرفتند ،در نتیجه گونه‌های حاصل از انتخاب طبیعی ،خود را با محیط‌های کمنورتر انطباق دادند و گونه‌هایی به وجود آمدند که با قرارگیری برگ‌ها در الیه‌هایی کمتر و در سطحی وسیعتر، کمترین میزان سایهاندازی روی خود را داشته‌اند .البته همچنان درختانی نیز وجود دارند که ریختشناسیشان در راستای متابولیک آنها نیست و از روند تغییرات گفتهشده تبعیت نمی‌کنند. شکل قرارگیری برگ‌ها بر روی ش��اخه‌ها -فیلوتوکسی یا آرایش برگ‌ها -کامال با جلوگیری از «سایهاندازی روی خود» ارتباط دارد .جوانه‌های برگ در ابتدا کم و بیش در یک زاویه قرار دارند اما در ادامه می‌چرخند و زوایای همدیگر را خنثی می‌کنند تا روی هم قرار نگیرند .ب��رای مثال در درخت نارون برگ‌ها به صورت متوالی و در جهت مخالف یکدیگر و با زاویه‌ای 180درجه قرار می‌گیرند .در درخت فندق و راش ،برگ‌ها یکسوم محیط شاخه یا 120درجه چرخش پیدا می‌کنند تا روی یکدیگر قرار نگیرند .در درخت بلوط این میزان دوپنجم یا 144درجه است .در درخت صنوبر و گالبی این میزان سههشتم محیط شاخه یا 130.46درجه است .تغییر در شکل و جهت برگ و طول شاخه می‌تواند آرایش برگ‌ها را به شکلی رقم بزند که سبب قرارگیری برگ‌ها روی هم شود. ق را انجام می‌دهد به طور معمول سرعت تبخیر آب را کاهش می‌دهد .جریان مایعات روزنه‌های هوایی که عمل تعری
در برگ‌ها صدبرابر بیشتر از ریشه‌ها یا شاخه‌هاست. در گونه‌های مختلف شکل رگبرگ‌های برگ متفاوت اس��ت اما میزان جریان آب در یک درخت توس��ط رگبرگ‌های آن کند و کنترل می‌ش��ود .تبخیر آب و گازها هردو به وس��یله روزنه‌ه��ای هوایی کنترل می‌ش��وند بنابراین می��زان تعریق ،کام�لا با میزان مبادله گازها ارتباط دارد .جریان گاز و مایعات ،هردو بسیار دینامیک یا پویا هستند و بین شب و روز ،پیر و جوان بودن برگ‌ها و به طور کلی در دماهای مختلف و در نیاز به آب متفاوت اس��ت .در ادامه ،فتوس��نتز یک درخ��ت نیز در ارتباط اس��ت ب��ا حجم برگ‌ها (فراهمکننده سطح جذب نور) و عمر برگ‌ها و تمامی این موارد ارتباط ریاضی پیچیده‌ای با شبکه توزیع مایعات در کل درخت و ریخت‌شناسی درخت دارد. شبکه شاخه‌ها و آوندها شبکه ش��اخه‌های درخت در بس��یاری از رشته‌ها مورد بررسی قرار گرفته اس��ت .از میان تمامی این تحقیقات ،دو تحقیق از بقیه چش��مگیرتر هستند. این تحقیقات به بررس��ی ویژگی‌های هیدرولیکی در جریان��ات «رودخانهمانن��د» در ش��اخه‌های درخت پرداخته‌اند.در آناتومی یک درخت ،ش��بکه انتقال مایع��ات و طرز قرارگی��ری برگ‌ها همگی با ریخت‌شناسی یا همان شکل درخت هماهنگی دارد. زاویه بین شاخه‌ها و نسبت طول شاخه‌های بزرگ‌تر همشهري معماري
فصلنامه‌معماري و شهرسازي .پاییز نود و دو
83
الهام از حیات
همشهري معماري موج نو
84
به کوچک‌تر ،تعیین‌کننده مؤثرترین ش��کل قرارگیری برگ‌ها هستند و در کل شکل درخت را مشخص می‌کنند. همچنین تفاوت در این نسبت‌ها سبب به وجود آمدن گونه‌ها می‌شود .گفته می‌شود چگونگی قرارگیری هر شاخه در انبوهی از شاخه‌ها و طول هر شاخه ،از ارتباط لگاریتمیک پیروی می‌کند. در شبکه شاخه‌ها ،دو نوع آوند یا رگبرگ وجود دارد که از ریشه تا روزنه‌های هوای کوچک‌ترین برگ نیز گسترش یافته‌اند .بافت چوبی یا xylemیکی از این دو نوع آوند است .این بافتی در گیاهان است که مانند لوله‌ای آب و مواد معدنی محلول در آن را از خاک به برگ‌ها منتقل می‌کند و در آنجا عمل تبخیر انجام می‌ش��ود .عمل تبخیر سبب ایجاد فش��ار منفی در آوند شده ،درنتیجه آب درون آوند کشیده می‌ش��ود و حرکت می‌کند .نوع دیگر آوند در این شبکه بافت آبکش یا phloemاست .این نوع از سیستم نیز کربوهیدرات‌های تولیدشده از برگ‌ها را جمع می‌کند و به بخش‌هایی که از نظر متابولیک فعال هستند می‌رساند. آب برای ثابت نگه داشتن فشار داخل سلول‌های زنده و فرآیندهای متابولیک نیاز است .البته باید گفت حجم زیادی از آب دریافتی از طریق برگ‌ها تبخیر می‌شود و از دس��ترس خارج می‌شود اما همین موضوع سبب کنترل دمای داخلی گیاه می‌شود .رطوبت و دمای هوای اطراف گیاه بسیار در میزان این تبخیر تأثیر دارد .دمای پایین و رطوبت باال این تبخیر را کند می‌کند و برعکس آن ،تبخیر را افزایش می‌دهد .میزان کمی از انرژی نور دریافتی در فرآیند متابولیک ساخت مولکول‌های پیچیده استفاده می‌شود و مقداری از آن انعکاس می‌یابد و بیشتر آن یعنی بیش از 75درصد سبب تبخیر آب و خروج آن از روزنه‌های هوایی می‌شود. رابطه‌ای مابین کل حجم گیاه و طول عمر آن وجود دارد.درختان بزرگ‌تر ،عمر طوالنی‌تری دارند و این موضوع برای تمامی گیاهان صدق می‌کند؛ از فیتوپالنکتون ( )phytoplanktonکه یک روز حیات دارد تا درخت سکویا که بیشتر از سههزار سال عمر می‌کند.اندازه فاکتور مهمی است که میزان متابولیسم را تعیین می‌کند .هندسه و اندازه شبکه آوندی به سایز ،حجم و جرم گیاه وابسته است.در تمامی گونه‌های مختلف گیاهی با ریخت‌‌های متنوع ،ارتباط بین سطح برگ ،حجمی که گیاه اشغال می‌کند ،هندسه آوندهای آن ،میزان متابولیسم و طول عمر وجود دارد .تفاوت در این کاراکترها در انواع گیاهان نیز بستگی به سایز یا جرم درخت دارد .بررسی هر نوع ارتباط بین ریخت‌شناسی یا کاراکترهای متابولیکی گیاه با جرم را آلومتری ( )allometryمی‌گویند.تعداد و جرم برگ‌ها در یک گیاه ،میزان جریان آب در شبکه آوندها و نسبت جذب کربن با انجام فتوسنتز از این جمله هستند. پیداست که سیس��تم متابولیک ساختمان‌ها و ش��هرها می‌توانند به گونهای طراحی ش��وند که از نظر کانسپت و
تصویر 5 شبکه شاخه‌ای تنفس حشره .تصویر گرفتهشده توسط میکروسکپ الکترونیکی از مجرای تنفسی یک گونه پروانه. هوا در مجرای تنفسی وارد و توسط مسیرهایی به نام تراشه در بدن جابهجا می‌شود .اکسیژن از داخل تراشه‌ها به صورت مستقیم وارد بافت‌ها و دیاکسید کربن به همین روش وارد تراشه می‌شود. مجرای هوا در بیشتر بخش‌های بدن به چشم میخورد.
ریاضی الگوبرداریش��ده از ریخت‌شناسی گیاهان باشند .نیازهای متابولیک شناسه‌های مشترک گیاه و ساختمان‌ها هستند .از این شباهت‌ها می‌توان به این موارد اش��اره کرد :وجود س��طح وسیع در هردو برای جذب نور و انتقال گازها ،س��اختارهایی برای قرارگیری آن سطوح و سیس��تم جابه‌جایی داخلی برای جابه‌جایی آب یا تولی��دات متابولیک .در گیاه و س��اختمان ،نیاز اصل��ی فراهم آوردن بیش��ترین سطح ممکن برای فتوسنتز (گیاه) و نور (ساختمان)
است که این موضوع همواره به دلیل اولویت داشتن طراحی یک س��اختار ( )Structureثابت و قوی با توانایی تحمل وزن خود گیاه یا ساختمان و وزنهای اضافی برف یا فشار باد ،محدود می‌شود .همانطور که گفته شد ساختار و ریخت‌شناسی درختان از ارتباط بین شکل قرارگیری برگ‌ها و پترن شبکه شاخه‌ها (که از برگ‌ها حمایت می‌کنند و امکان متابولیسم را فراهم می‌آورن��د) حاصل می‌ش��وند .در طراحی سیستمی مشابه گیاه (متابولیک ریخت‌شناسیک) برای ساختمان‌ها ،نیاز است موارد دیگری همچون محدودیت‌های متریال و تفاوت حجم در نظر گرفته شود اما در کل نیازهای متابولیک در موارد مختلف ثابت است.
واضح اس�ت که دمای ثابت حاصل از متابولیسم داخلی در پستانداران و پرندگان کامال نیاز اس�ت و همین متابولیس�م تولید دمای داخل بدن با نوسانات دمایی می‌تواند مدل جالبی برایطراحی‌هایمعماریفراهمآورد کهبهدماهایپایینمحدودنمی‌شود.
متابولیسم گرمایی در حیوانات و ریخت‌شناسی آنها متابولیس��م حیوانات براس��اس آزاد ک��ردن انرژی شیمیایی ذخیرهش��ده در گیاهان یا بدن حیوانات دیگر اس��ت .این فرآیند گرما تولید می‌کند و سبب یکسان ش��دن دمای داخلی آنها با دمای اطرافشان می‌شود .در گذشته این موضوع را خونسرد و خونگرم بودن حیوانات تعریف می‌کردند که تعاریف درستی نبوده‌اند .برای مثال دم��ای بدن مارمولک به عنوان یک «خونسرد» می‌تواند زیر نور خورشید ،به مدت
طوالنی باال بماند .سوخت و ساز داخلی بدن حیوانات می‌تواند در گروهی از حیوانات ،دمای داخلی بدن را بدون توجه به دمای محیط اطراف ثابت نگه دارد ،یا با توجه به افزایش و کاهش دمای اطراف آن را تغییر دهد .در بیشتر حیوانات یکی از شرایط عنوانشده وجود دارد اما ترکیبی از این دو نوع تغییرات دماییِ عنوانشده نیز در حیوانات دیده شده است. جانوران اندوترم ( )Endothermیا همان گروهی که در گذشته «خونگرم» خطاب می‌شده‌اند ،گرما را درون خود ایجاد می‌کنند .ای��ن موجودات برای زنده ماندن نیاز دارند دمای درونی خود را ثابت نگه دارند .در این حیوانات فعالیت‌های متابولیک بسیار باالست و بیش��تر غذای دریافتی صرف تولید گرما در بدن می‌شود و مقدار باقیمانده تبدیل به بافت و جرم بدن می‌ش��ود .در حیوانات با گونه و اندازههای متفاوت میزان مصرف غذا و میزان تولید دما متفاوت است .درکل ریخت‌شناس��ی بدن حیوانات با میزان دمای تولیدی در آن ارتباط دارد .ثابت نگه داش��تن دمای ب��دن در فصول مختلف ب��ا دماهای متفاوت، دشوار است .در دماهای پایین برای ثابت نگه داشتن دمای داخلی بدن نیاز اس��ت تا میزان متابولیس��م افزایش یابد و درنتیجه دریافت غذا نیز بیشتر شود. الیه‌های چربی ،مو یا پش��م در بسیاری از حیوانات مانند یک عایق عمل می‌کند و س��بب حفظ هرچه بیشتر گرمای داخلی بدن می‌ش��ود .تعداد کمی از حیوانات با دمای داخلی ثابت ،در دماهای بسیار باال می‌توانند زنده بمانند. جانوران اکتوترم ( )Ectothermیا همان گروهی که در گذشته «خونسرد» خطاب می‌شده‌اند ،گرما را از محی��ط اطراف خود میگیرن��د و برای افزایش دمای بدنشان استفاده می‌کنند .دماهای متغیر در موجوداتی مانند بیشتر دوزیستان و خزندگان ،نیاز به انرژی را کاهش می‌دهد .فعالیت متابولیکی از نظر شیمیایی پیچیده‌تر است اما این فعالیت‌ها کندتر و گرمای تولیدشده بسیار کم است به طوری که محیط اطراف دمای بدن این نوع موجودات را تنظیم می‌کند و دمای بدن را پایینتر از محیط اطراف نگه می‌دارد. ماندن در زیر نور آفتاب در موجوداتی مثل مارمولک یا مار سبب می‌شود دمای بدن بسیار باال برود .بیشتر غذای دریافتی این موج��ودات تبدیل به جرم بدن می‌شود .این موجودات در زمان کاهش دما غیرفعال می‌ش��وند و نیازی ب��ه فعالیت زیاد برای به دس��ت آوردن غذا نیست .در واقع این موجودات می‌توانند برای مدت طوالنی بدون غذا زنده بمانند و در زمان کمبود غذا میزان متابولیس��م ب��دن خود را کاهش دهند .این موجودات در محیط بسیار سرد نمی‌توانند زنده بمانند .نیاز به انرژی در متابولیسم دوزیستان و خزندگان در مقایس��ه با پرندگان و پستانداران با توجه به جثه بزرگ‌تر آنها ،بسیار پایینتر است. تفاوت در ظرفیت تولید انرژی در جانوران اندوترم و اکتوترم با تفاوت بافت و ارگان‌های بدن این جانوران هماهنگی دارد .پستانداران و پرندگان در مقایسه با خزندگان و دوزیس��تان ،دارای اندام‌های داخلی بزرگ‌ترند و میتوکن��دری (تولید ان��رژی) داخلی سلولی آنها نیز بزرگ‌تر است .واضح است که دمای ثابت حاصل از متابولیسم داخلی در پستانداران و پرندگان کامال نیاز اس��ت و همین متابولیسم تولید
تصویر 6 سیستم شاخه‌ای سرخرگ‌ها در شش انسان .قالب رزینی از سیستم فراهمآورنده خون و هوا در شش‌ها .از رزین برای پر کردن مسیرهای هوایی استفاده شده است .رنگ قرمز سرخرگ‌های ریوی است .سرخرگ اصلی به دو سرخرگ چپ و راست تقسیم می‌شود .در سمت چپ ،سرخرگ ریوی راست در ریه دیده می‌شود.
دمای داخل بدن با نوسانات دمایی می‌تواند مدل جالبی برای طراحی‌های معماری فراهم آورد که به دماهای پایین محدود نمی‌شود. اندازه و سطح بدن و میزان متابولیک میزان فرآیندهای متابولیک با جرم بدن ارتباط دارد .انتقال انرژی در سراسر بدن ،مهم‌ترین فاکتور تعیین‌کننده ریخت‌شناسی و پالن بدن است .اندازه این ش��بکه‌های انتقال (مانند شریان‌ها یا نایژه‌های ریه یا حتی شاخه‌های درخت) به جرم بدن بستگی دارد .اندازه از آن‌جهت که تعیین‌کننده سطح است ،اهمیت دارد .اتالف گرما با سطح رابطه مستقیم دارد بنابراین سطح بزرگ‌تر میزان بیشتری از گرما را تلف می‌کند .بهترین استراتژی برای مقابله با ت است .در آب و هوای سرد برای نگهداری هرچه بیشتر گرما ،فرمهای این اتالف ،داشتن بهترین و مؤثرترین ریخ بزرگ گرد به دلیل داشتن بیشتر حجم محصور مناسبتر هستند و در آب و هوای گرم ،فضاهای کوچک و باریک به دلیل آسانیِ از دست دادن گرما مناسبتر هستند. سایز و پالن بدن موجود زنده با توجه به فراهم آوردن بیشترین س��طح برای انجام فرآیندهای متابولیک ،افزایش می‌یابد .برای مثال طول زیاد روده و درهمتنیدگی و همچنین ماهیچه‌ای بودن آن ،بیشترین سطح انجام فرآیندهای متابولیک در بدن را فراهم می‌آورد .همچنین در ریه ،شاخهشاخه شدن نایژه‌ها کمک می‌کند تا بیشترین سطح برای انتقال اکسیژن هوا با خون ایجاد شود .این تکامل در پالن بدن از طریق انتخاب طبیعی و براساس به حداکثر رساندن ت و متابولیسم است تا نور و گرما نگهداری شود ،گازها متابولیسم ایجاد شده است و در نتیجه هماهنگ شدن ریخ مبادله شوند ،انرژی در بدن جابهجا شود و ساختار ثابت و محکمی نیز به وجود آید. میزان متابولیک (سرعت تبدیل متریال به انرژی) برابر با سهچهارم قدرت بدن است .مابقی اعضای بدن و فرآیندهای متابولیک همچنین با جرم بدن مرتبط است .این روابط آلومتریک توسط افراد زیادی مورد بررسی قرار گرفته است اما مدل جامع « »West, Brown and Enquistثابت کرده است که هندسه شبکه شاخه‌ای (با هدف جابه‌جایی
انرژی و متری��ال) ،دارای پارامترهای مورفولوژیک زیادی در تمام گونه‌هاست .برای مثال قانون تطابق اندازه‌ها در شبکه شاخه‌ای هم در یک درخت و هم در سیستم قلبی و تنفسی پستانداران دیده می‌شود. این مدل استراکچر و عملکرد را مشخص می‌کند و فرآیندهای اکولوژیک و پترن‌ه��ای توزیع (مرتبط با اندازه یا ج��رم یک موجود زنده) زیادی را نش��ان می‌دهد ،24مانند پترن گیاه در یک جمعیت .استفاده از این مدل ریاضی برای ساخت شهرها و ساختمان‌ها بهندرت انجام می‌شود و نیاز است مرزهایی برداشته شود تا بتوان از این مدل در ساخت نیز استفاده کرد. نتیجه تغییرات زی��ادی در طبیعت ایجاد می‌ش��ود که در مقیاسی باورنکردنی توسط انس��ان دچار آشفتگی ش��ده اس��ت .آب و هوای جهانی در حال تغییراتی اساسی اس��ت .باقی ماندن انرژی در سطح اتمسفر سبب تولید آب و هوایی سخت‌تر از گذشته شده است، خشکی‌های ش��دید در بعضی مناطق ،طوفان‌های هولناک و گرم ش��دن قطب‌های زمین از نشانه‌های این تغییرات است .مشخص است که چنین رفتارهای ناگهانی س��بب می‌ش��ود تا آب و هوا به عنوان یک «متاسیستم» به طور کامل قابل پیشبینی نباشند. همچنین رفتاره��ای ناگهانی اقتص��اد و فرهنگ‌ها در بعد جهانی ،مرتبط و در حال تغییرات ش��دیدی هستند .تغییرات اخیر در فرهنگ ،آب و هوا و اقتصاد انرژی ،توانس��ته تعادلی از فرهنگ و محیط زیست فیزیکی در معماری ایجاد کند .این فضای ایجادشده توانسته است با حفظ دینامیک و سیالیت ،شبکه‌ها و توپولوژی‌ها ،مرزهای مالیم بین حوزه‌های خصوصی و عمومی و بین فضاهای داخلی و خارجی ،فرهنگی را گس��ترش دهد .تجربه ب��ودن در فضاهایی که در فضایی دیگر جاری می‌ش��ود ،جایی که فضا دیگر به معنی وجود دیوارهای سخت و محکم نیست و فضا با ویژگی‌های توپولوژیکال و پدیدارشناختی شناخته می‌شود ،به معنی وجود معاصر است. معماری حال حاضر که ارتباطی اس��ت بین پترن و فرآیند ،فرم و رفتار و پارامترهای فضایی و فرهنگی، ارتباط زیادی با طبیعت دارد .بررسی متابولیسم‌های موجود در طبیعت می‌تواند وس��یله‌ای باش��د برای ایجاد ارتباطی قوی بین معماری و آن سیس��تم‌ها. منط��ق موج��ود در فتوس��نتز و متابولیس��م بدن موجودات اکتوت��رم می‌تواند در طراح��ی متریال، ریخت‌شناس��ی و متابولیک س��اختمان‌ها و شهرها اس��تفاده گردد .کانسپت‌ها و هندس��ه‌های جدید س��طوح س��اختمان‌ها می‌تواند حاصل مدلسازی و شبیهس��ازی وقایع موج��ود در طبیعت باش��د و براس��اس ارتباط «متابولیس��م و ریخت‌شناس��ی» موجود در طبیعت انجام پذیرد .کپیبرداری از ارتباط «متابولیس��م و ریخت‌شناسی» در ساخت شهرها و ساختمان‌ها بهندرت دیده می‌شود .این ایده تاریخی طوالنی دارد و تحت فشار آب و هوا ،فرهنگ و اقتصاد بوده اس��ت که در دنیا تغییراتی اساسی ایجاد کرده است .معماری در مسیر همین تغییرات است. پانوشت منابع در دفتر نشریه موجود است.
همشهري معماري
فصلنامه‌معماري و شهرسازي .پاییز نود و دو
85