Skip to main content

Американо-израильский архитектор и дизайнер Нери Оксман создала синтетическую пасеку, чтобы изучить, как пчелы строят соты и действуют в улье.

Synthetic Apiary II, разработанное в сотрудничестве с The Mediated Matter Group, позволяет исследователям отслеживать и контролировать поведение пчел с помощью вычислительных инструментов.

В первом рассказе о работе приглашенного редактора Dezeen 15, в котором она также поделилась манифестом с читателями Dezeen, американо-израильский архитектор и дизайнер Оксман представляет Synthetic Apiary II.

Структура представлена ​​Оксман сегодня как часть ее приглашенного редактора Dezeen 15, который также увидит, что она присоединится к главному редактору Dezeen Маркусу Фэйрсу в прямом интервью в 15:00 по лондонскому времени.

Synthetic Apiary II основано на работе Synthetic Apiary I, созданной Oxman и The Mediated Matter Group в 2016 году.

Изучая пчел и их сотворенную структуру, исследователи могут получить представление о том, как спроектированная среда может быть использована в архитектуре и дизайне человека.

Синтетическая пасека II от Нери Оксман и The Mediated Matter Group

Глобальное биоразнообразие сокращается быстрее, чем когда-либо прежде, беспрецедентный миллион видов на нашей планете в настоящее время находится под угрозой исчезновения. Возможно, наиболее тревожным является массовое сокращение численности пчел во всем мире из-за различных факторов, влияющих на их здоровье, таких как сельскохозяйственные химикаты, болезни и потеря среды обитания.

Подобно шелкопрядам, медоносные пчелы, в том числе Apis mellifera, являются невероятно интересными модельными организмами из-за исторического взаимодействия между их сообществами и их роли в человеческой культуре. Как агенты опыления пчелы являются неотъемлемой частью примерно 70 процентов наших съедобных цветущих культур; без них у нас не было бы фруктов и овощей, которыми питается наша жизнь на Земле. Они могут даже сыграть ключевую роль в поддержке регенеративных пищевых систем, необходимых для долгосрочных космических полетов (о соответствующей работе см. Smith et al. 2021). Выращивание пчел, обучение их здоровью и создание нестандартных условий среды обитания пчел становятся все более важными для их выживания и для нас.

С этой целью Synthetic Apiary I демонстрирует контролируемое пространство, в котором сезонные медоносные пчелы могут процветать круглый год. Свет, влажность и температура были спроектированы так, чтобы имитировать вечную весеннюю среду, когда медоносным пчелам давали синтетическую пыльцу и подслащенную воду и регулярно оценивали на предмет их здоровья и благополучия. В качестве платформы для биологических исследований это позволяет проводить лонгитюдные исследования динамики поведения в разных масштабах, от масштаба организма до масштаба здания, включая здоровье пчел, строительное поведение сот и взаимодействие пчел и человека.

Коллаж из разных сот с пчеламиВверху: сотовые конструкции были созданы совместно человеком и медоносными пчелами. Вверху: исследование включало эксперименты по построению гребней.

Маркер успешно созданных условий окружающей среды и питания медоносных пчел — это способность королевы адаптировать свой биологический цикл к новой среде, вызывая откладывание яиц; мы были очень рады запечатлеть на видео первое рождение пчелы на синтетической пасеке. Это доказало способность переключать весь цикл поведения пчел с зимнего режима на весенний и является первой демонстрацией устойчивой жизни на полностью синтетической пасеке. В долгосрочной перспективе мы предполагаем интеграцию биологии в новый вид архитектурной среды, которая сама интегрирована в город, на благо как людей, так и нечеловеческих организмов.

Оглядываясь назад на сотни лет назад, люди наблюдали естественные живые системы, увлеченные их социобиологической динамикой и постоянно извлекая уроки из нее. Многие сообщества насекомых проявляют коллективное поведение, известное как роение, отдавая приоритет групповому выживанию над индивидуальным выживанием, постоянно работая для достижения общих целей. Часто группы этих эусоциальных организмов используют совместное поведение для относительно крупномасштабного строительства. Например, муравьи создают чрезвычайно сложные сети, прокладывая туннели, осы создают замысловатые бумажные гнезда из материалов, полученных из местных районов, а пчелы откладывают воск, чтобы построить замысловатые конструкции ульев.

Среди этих крошечных архитекторов пчелы известны созданием красивых и сложных восковых ульев, которые могут вместить десятки тысяч человек, работающих вместе, демонстрируя изысканное эусоциальное поведение. Архитектура сот для медоносных пчел воплощает в себе ряд выражений, связанных с интеллектом роя, эмерджентным поведением и социальной организацией. Используя только обильные органические ресурсы, медоносные пчелы вместе создают функциональные структуры из сот без использования каких-либо нисходящих чертежей. Скорее, их коллективные действия создают структуру, которая соответствует потребностям колонии. Однако конкретные модели поведения, действий и проектных решений, которые управляют этим возникающим процессом проектирования, остаются относительно неизвестными. Если бы мы могли лучше понять эти факторы, мы могли бы узнать, как включить их в наши собственные методы строительства — не только для совместного проживания, но и для совместного производства с пчелами.

Synthetic Apiary II исследует совместное производство людей и медоносных пчел с использованием специально спроектированных сред, в которых колонии Apis mellifera строят соты. Эти спроектированные среды служат средством передачи информации в колонию. Гребень, который пчелы строят в этих средах, включает их реакцию на вводимую информацию, обеспечивая форму коммуникации, с помощью которой мы можем начать понимать коллективные действия улья с их точки зрения.

Коллаж из четырех изображений зеленых и желтых сотовых структур.В исследованиях представлены данные вычислительного анализа, наложенные на сотовые конструкции.

В некоторые среды встроены химические сигналы, созданные с помощью нового процесса 3D-печати феромонов, в то время как другие генерируют магнитные поля различной силы и направления. Другие по-прежнему содержат геометрические формы различной сложности или конструкции, которые со временем изменяют свою форму. Когда пчелы предлагают воск, обогащенный синтетическими биомаркерами, они легко включают его в свой строительный процесс, вероятно, из-за высоких затрат энергии на производство свежего воска. Это говорит о том, что конструирование гребней — это отзывчивый и динамичный процесс, включающий сложные адаптации к возмущениям от внешних стимулов, а не просто набор предопределенных моделей поведения, направленных на конкретные сконструированные формы. Таким образом, каждая среда действует как сигнал, который может быть отправлен в колонию, чтобы инициировать процесс совместного производства.

Определение морфологии построенной гребенки обычно включает визуальное наблюдение и физические измерения структурных особенностей — методы, которые ограничены в масштабе анализа и не учитывают внутреннюю архитектуру. В отличие от этого, восковые структуры, построенные колониями на синтетической пасеке II, анализируются с помощью высокопроизводительного рентгеновского компьютерного томографии (КТ), который позволяет более целостную цифровую реконструкцию структуры улья. Геометрический анализ этих форм предоставляет информацию о процессе проектирования, предпочтениях и ограничениях улья, когда они привязаны к входным параметрам, и, таким образом, дает представление о невидимых посредниках между пчелами и их средой.

Разработка вычислительных инструментов для обучения у пчел может облегчить самое начало диалога с ними. Уточненные эволюцией в течение сотен тысяч лет, их поведение по построению гребней и социальные организации могут выявить новые формы и методы формирования, которые могут быть применены в наших человеческих усилиях в архитектуре, дизайне, инженерии и культуре. Кроме того, с базовым пониманием и установленным языком, могут быть разработаны методы совместного производства вместе с пчелами, позволяющие использовать новые биосовместимые материалы и создавать более эффективные структурные геометрические формы, которых невозможно достичь с помощью одной только современной технологии.

Гистограммы сотовых структур для синтетической пасеки Исследование Оксмана показывает гистограммы распределения кривизны сот и свойств восковых ячеек.

Таким образом, мы также продвигаем нашу искусственно созданную среду к более синергетическому воплощению, способному более плавно интегрироваться в природную среду посредством материала и формы, даже обеспечивая среду обитания, полезную как для людей, так и для других людей. Для нашего общего выживания важно не только защищать, но и, более того, дать возможность этим важнейшим опылителям — чье внутреннее поведение и экосистемы мы изменили с помощью наших промышленных процессов и практик, ориентированных на человека, — снова процветать без вмешательства человека.

Чтобы найти выход из экологического кризиса, который мы сами создали, мы должны сначала научиться говорить на языке природы. В то время как большая часть архитектуры и дизайна связана только с потребностями человека, мы призываем дизайнеров принять дизайн, ориентированный на природу, взяв на себя ответственность за влияние, которое конструкции оказывают на другие живые системы. Вступление в отношения между царствами сознательно контрастирует с типичным антропоцентрическим взглядом и признает, что мы не можем действовать изолированно, когда строим и творим. Вместо этого мы должны стремиться использовать синергетические взаимодействия для расширения прав и возможностей всей жизни в нашей биосфере и за ее пределами.

Синтетическая пасека I: Маркус Кайзер, Сунанда Шарма, Хорхе Дуро-Ройо, Кристоф Бадер, Доминик Колб и профессор Нери Оксман.

Синтетическая пасека II: Кристоф Бадер, Ник Ли, Рэйчел Смит, Рен Ри, Феликс Кремер, Жоао Коста, Сунанда Шарма, Джеймс Уивер и профессор Нери Оксман.

Соавторы: The Best Bees Company: доктор Ноа Уилсон-Рич, Филип Норвуд, Джессика О’Киф, Рэйчел Диас-Гранадос; Super Bee Rescue, Ник Вигл; Юлия Фрейтаг; Доктор Джеймс Уивер (Институт Вайса); Д-р Энн Мэдден (Государственный университет Северной Каролины); Космические менеджеры: Энди и Сьюзан Магданц и Дэниел Махер. Фотография и видеосъемка: Лорен Оуэнс Ламберт, Джеймс Дэй, The Mediated Matter Group. Услуги медиа-лаборатории: Джессика Цимбал и Кевин Дэвис. MIT EHS: Лорена Альтамирано. Щедро спонсируется Mori Building Company и поддерживается Художественным музеем Мори и Loftworks.

Технические публикации:

Смит, RSH, Кремер, Ф., Бадер, К., Смит, М., Вебер, А., Симоне-Финстрем, М., Уилсон-Рич, Н., и Оксман, Н. (2021). Методология быстрого изготовления модулей полезной нагрузки, апробированная для наблюдения за пчелиными матками (Apis mellifera) в условиях микрогравитации. Гравитационные и космические исследования, 9 (1), 104–114. https://doi.org/10.2478/gsr-2021-0008

Изображения любезно предоставлены Нери Оксман и The Mediated Matter Group.

Оставить комментарий