Лекция №6

Решение пермакультурных и биологических задач с помощью ТРИЗ (Теории решения изобретательских задач).
Ответить
Аватара пользователя
Александр
Любитель
Сообщения: 161
Зарегистрирован: 16 дек 2014, 00:32
Контактная информация:

Лекция №6

Сообщение Александр » 12 янв 2019, 18:08

Лекция №6 Функции живого (идеального) вещества

Нет ничего более изобретательного, чем природа. Цицерон Марк Туллий

В природе нет ничего бесполезного. Мишель Монтень

Как отмечалось ранее, развитие ТС идет в направлении увеличения идеальности ТС (невепольные системы стремятся стать вепольными, в вепольных системах развитие ТС идет в направлении замены поля на более управляемое, а биологическое поле – наиболее управляемое из всех существующих, а также в направлении увеличения степени дисперсности веществ, когда полезное воздействие происходит точечно, в нужное время и в нужном месте).

Рассмотрим с этих позиций функции живого вещества [1] как всей совокупности живых организмов биосферы Земли, которое с точки зрения понятийного аппарата ТРИЗ является идеальным веществом. Здесь необходимо отметить важность именно системного подхода, т.к. он открывает более широкие перспективы для использования инструментария ТРИЗ совместно с принципами пермакультурного дизайна, применительно к конкретному участку.

Живое вещество обеспечивает биогеохимический круговорот веществ и превращение энергии в биосфере Земли. Выделяют следующие основные функции живого вещества.

1.Энергетическая функция

Связывание и запасание солнечной энергии в органическом веществе и последующее рассеяние энергии при потреблении и минерализации органического вещества. Эта функция связана с питанием, дыханием, размножением и другими процессами жизнедеятельности организмов. Энергетическая функция выполняется, прежде всего, растениями, которые в процессе фотосинтеза аккумулируют солнечную энергию в виде разнообразных органических соединений. Главным источником энергии для биосферы является Солнце. Почти 99% этой энергии, поступившей в биосферу, поглощается атмосферой, гидросферой и литосферой, а также участвует в вызванных ею физических и химических процессах (движение воздуха и воды, выветривание и др.) Только около 1% накапливается на первичном звене ее поглощения и передается потребителям уже в концентрированном виде. Внутри экосистемы эта энергия в виде пищи распределяется между животными. Частично энергия рассеивается, а частично накапливается в отмершем органическом веществе и переходит в ископаемое состояние. Так образовались залежи торфа, каменного угля, нефти и других горючих полезных ископаемых.

2. Деструктивная функция

Минерализация органических веществ, разложение отмершей органики до простых неорганических соединений, химическое разложение горных пород, вовлечение образовавшихся минералов в биотический круговорот определяет деструктивную (разрушительную) функцию живого вещества. Данную функцию в основном выполняют грибы и бактерии. Мертвое органическое вещество разлагается до простых неорганических соединений (углекислого газа, воды, сероводорода, метана, аммиака и т. д.), которые вновь используются в начальном звене круговорота. Этим занимается специальная группа организмов - редуценты (деструкторы). Благодаря жизнедеятельности организмов-деструкторов создается уникальное свойство почв – их плодородие.

3. Концентрационная функция

Избирательное накопление определенных веществ, рассеянных в природе - водорода, углерода, азота, кислорода, кальция, магния, натрия, калия, фосфора и многих других, включая тяжелые металлы, в живых существах. Раковины моллюсков, панцири диатомовых водорослей, скелеты животных - все это примеры проявления концентрационной функции живого вещества.

4. Транспортная функция

Под транспортной функцией живого вещества подразумевается – перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов. Такой перенос может осуществляться на огромные расстояния, например, при миграциях и кочевках животных. С транспортной функцией в значительной мере связана концентрационная роль сообществ организмов, например, в местах их скопления (птичьи базары и другие колониальные поселения).

5. Рассеивающая функция

Это функция противоположная концентрационной — рассеивание веществ в окружающей среде. Она проявляется через трофическую и транспортную деятельность организмов. Например, рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, смене покровов и т.п. Железо гемоглобина крови рассеивается кровососущими насекомыми.

6. Средообразующая функция

Живое вещество преобразует физико-химические параметры среды в условия, благоприятные для существования организмов. В этом проявляется еще одна главная функция живого вещества - средообразующая. Например, леса регулируют поверхностный сток, увеличивают влажность воздуха, обогащают атмосферу кислородом.

Можно сказать, что средообразующая функция - совместный результат всех рассмотренных выше функций живого вещества, именно она ответственна за создание и поддержание баланса вещества и энергии в биосфере, обеспечивая стабильность условий существования организмов, в том числе человека. Вместе с тем живое вещество способно восстанавливать условия обитания, нарушенные в результате природных катастроф или антропогенного воздействия. Эту способность живого вещества к восстановлению благоприятных условий существования выражает принцип Ле Шателье, заимствованный из области термодинамических равновесий. Он заключается в том, что изменение любых переменных в системе в ответ на внешние возмущения происходит в направлении компенсации производимых возмущений. В теории управления аналогичное явление носит название отрицательных обратных связей. Благодаря этим связям система возвращается в первоначальное состояние, если производимые возмущения не превышают пороговых значений. Например, на повышение содержания углекислого газа в атмосфере биосфера отвечает усилением фотосинтеза, который снижает концентрацию кислорода. Таким образом, гомеостаз, или устойчивость биосферы оказывается явлением не статическим, а динамическим.

Средообразующая роль живого вещества имеет химическое проявление и выражается в соответствующих биогеохимических функциях, которые свидетельствуют об участии живых организмов в химических процессах изменения вещественного состава биосферы. В результате средообразующей функции в географической оболочке произошли следующие важнейшие события: был преобразован газовый состав первичной атмосферы; изменился химический состав вод первичного океана; образовалась толща осадочных пород в литосфере; на поверхности суши возник плодородный почвенный покров (также плодородны воды океана, рек и озер).

Вернадский объясняет парадокс: почему, несмотря на то, что общая масса живого вещества ничтожно мала, результаты жизнедеятельности организмов сказываются на составе и литосферы, и гидросферы, и атмосферы. Если живое (идеальное) вещество распределить на поверхности Земли ровным слоем, его толщина составит всего 2 см. При такой незначительной массе организмы осуществляют свою планетарную роль за счет весьма быстрого размножения, т. е. весьма энергичного круговорота веществ, связанного с этим размножением. Масса живого вещества, соответствующая данному моменту времени, с трудом сопоставляется с тем грандиозным ее количеством, которое производило свою работу в течение сотен миллионов лет существования организмов. Если рассчитать всю массу живого вещества, воспроизведенного за это время биосферой, она окажется равной 2,4 х 10^ 20 т. Это в 12 раз превышает массу земной коры.

Таким образом, на земной поверхности нет силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. Глины, известняки, доломиты, бурые железняки, бокситы — это все породы органогенного происхождения. Наконец, свойства природных вод, соленость Мирового океана и газовый состав атмосферы определяются жизнедеятельностью населяющих планету существ, а биосфера представляет собой сложную динамическую систему, состоящую из живого (идеального) вещества, осуществляющего улавливание, накопление и перенос энергии путем обмена веществ между живым веществом и окружающей средой.

Что касается пермакультурного дизайнера, то его мастерство как раз и должно заключаться в том, чтобы уметь мыслить глобально – держать в голове основные функции живого (идеального) вещества и понимать насколько это мощный инструмент в умелых руках, и действовать локально, применительно к конкретному участку, используя полезные свойства и функции тех или иных биологических организмов, а также силы неживой природы.

Список источников:

1) Справочник Эколога https://ekoshka.ru/destruktivnaja-funkcija/#i
Вложения
2676534.jpg
2676534.jpg (227.07 КБ) 774 просмотра
Группа "Пермакультура и ТРИЗ" в контакте https://vk.com/club161429422

Егор Николаевич Грысь
Сообщения: 20
Зарегистрирован: 20 дек 2018, 12:56

Реальная задачка для знатоков ТРИЗ (Re:)

Сообщение Егор Николаевич Грысь » 29 май 2019, 19:36

Должен признаться, что будучи тёмным старикашкой, о ТРИЗ знаю лишь понаслышке.
Впрочем, и в лесосадоводстве / пермакультуре тоже делаю лишь самые первые шаги. И вот на этих самых первых шагах столкнулся с нешуточной проблемой, требующей сильного решения.
-----
Земельный участок, на котором планировал (и пока всё ещё планирую) разместить лесосад, в южной части ограничен заболоченной поймой безымянного ручья, поросшей осиной и ольхой. И это единственная "безопасная" граница.
Со всех других сторон участка - по большей части раскинулись поля (точнее, культурные пастбища) с многолетними травами, а также бывшие приусадебные участки заброшенной деревни - заросли бурьяна, кустов, старых деревьев и всякого самосева.
И, как недавно выяснилось, всё это биологическое богатство и многообразие замечательно горит во время ежегодных весенних травяных палов.
Судя по всему, именно таким путём закончил своё существование деревянный домик, стоявший на моём участке, а заодно и парочка соседних заброшенных домов.
Старые деревья страдают от низового огня, но кое-как выживают, а вот молодая поросль (в том числе саженцы, кустики) - не переживёт эту напасть.
Итак задача: защита лесосада от огня - весенних палов травы.
-----
Есть традиционные способы предотвращения возгораний; наиболее распространенные из известных мне:
а) осеннее выкашивание травы по периметру и на участке, сгребание подальше от греха листьев и всего, что может гореть;
б) опашка участка -- перепахивание по периметру полосой на ширину не менее 4-5 метров, - по сути, с той же целью: исключить органику, которая может воспламениться;
в) бетонный забор по периметру (от земли до неба) - хороший способ, но дорогой;
г) ров по периметру, в идеале заполненный водой (и крокодилами).
Ну и, естественно, комбинация всего перечисленного.
Ещё один момент, который нужно учитывать: время "Че", когда пал подкрадётся незаметно к границе участка -- не угадаешь: может, днём, а может ночью. То есть решать задачу посредством методов пожаротушения считаю в целом нецелесообразным, - основной способ - это "пассивная" защита от возгорания.
-----
Проблема в ограниченности ресурсов и ограничениях эффективности некоторых из вышеперечисленных методов.
Так, выкашивание и опахивание могут не сработать в случае ветреной погоды: искры от горящей травы на прилегающих участках могут попасть и на территорию будущего лесосада (это об ограничениях методов).
Ограничения ресурсов: участок не настолько велик по площади (2 га) и имеет протяженные внешние ("огнеопасные") границы (порядка 500 м). То есть, создание защитной полосы шириной 4-5 м по периметру означает потерю 10 % или более эффективной площади лесосада, поскольку в этой полосе нельзя будет посадить ни деревца, ни кустика.
В нижней части (ближе к пойме ручья) планирую устройство "противопожарного" пруда по восточной границе -- это метров до 40-50 "защищенной" границы.
Для оставшихся 400 с хвостом метров устройство забора и/или канавы с негорючей поверхностью (или их сочетания) - мероприятие вполне себе дорогостоящее (чем тратить миллион на бетонный забор, даже тонкий, декоративный, лучше купить на эти деньги другой участок с домиком). Хотелось бы удешевить, с учетом того, что не намереваюсь быстро сдаваться и отказываться от задуманного.
Думал о земляном вале (по типу хольцеровского) -- он будет порастать травой, и буквально через пару лет уже не станет препятствием для огня. Если покрыть внешнюю часть вала неорганическим слоем (напр., бетонополотном на синтетической основе, лучше с обработкой антипиреном) - тоже дорого. Пока у меня этот вариант - основной. Минус - местный грунт песчаный, естественные откосы довольно пологие, поэтому надо завозить суглинистый минеральный грунт (лучше бы каменистый, но это тоже дорого).
В общем, хотелось бы идеального решения: чтоб "дёшево и сердито".
Так что если местные знатоки ТРИЗ (вопреки не очень высокой активности на этой ветке форума) смогут чего-то сильно подсоветовать, буду весьма признателен. Тем более, думается, что эта проблема - вовсе не единичный случай в России.
Заранее спасибо.

Аватара пользователя
Александр
Любитель
Сообщения: 161
Зарегистрирован: 16 дек 2014, 00:32
Контактная информация:

Re: Лекция №6

Сообщение Александр » 06 янв 2020, 14:43

По поводу противодействия пожарам. Вам надо завести носорога, он вроде как затаптывает разгорающиеся костры. Ну а если серьезно, то поиск в интернете выдал следующее:

Растения-пожарники

Как оказалось, среди растений есть пожарники. Есть в зеленом царстве растений те счастливчики, в которых содержаться химические вещества, препятствующие горению. Они могут остановить лесные пожары!

Толокнянка – вечнозеленое растение. Оно упорно сопротивляется огню при лесных пожарах. Лесоводы расселяют ее среди соснового молодняка, любимого «блюда» лесного пожара. Растет толокнянка в сухих сосновых и лиственных редколесьях. Ее стелющиеся ветви, переплетаясь, образуют густой ковер из кожистых овальных листочков, напоминающих листья брусники.

Есть еще поистине огнеупорная трава – сахалинская гречиха. Она не горит, даже если ее облить керосином!

Плющ и розмарин тоже практически не горят. На юге Франции, где нередко полыхает лес, высаживают эти растения, как на старых, так и на новых лесопосадках. Природа на службе у человека!

Пожароустойчивы также лиственничные и осиновые леса.

А вот что предлагает по этому поводу Билл Моллисон "Введение в Пермакультуру" (рекомендую ознакомиться с оригиналом, там присутствует много поясняющих рисунков)

Пожары — это наиболее распространённый тип стихийных бедствий, который случается во время жарких, ветреных периодов года, после того как накапливается подстилка лесного растительного мусора.

Интенсивность пожаров зависит от типа, количества и характера размещения горючих материалов, направления и скорости ветра, а также топографических особенностей местности (огонь рас-пространяется быстрее при движении вверх по склону, поэтому гребни возвышенностей обычно выгорают сильнее всего).

Наибольшую опасность представляет тепловое излучение, которое исходит от источника огня и быстро убивает растения и животных. Пожары обычно движутся с какой-то определённой стороны (в зависимости от расположения места и его топографии), поэтому существует, как правило, всего один пожароопасный сектор, который должен быть соответствующим образом организован. Однако, иногда огонь может приходить с любой стороны, и, исходя из этого, лучше всего заранее обеспечить защиту наиболее важных и ценных элементов системы (строения, загоны для животных, технику и сады).

Противопожарные мероприятия включают в себя:

Уменьшение количества горючих материалов в пожароопасном секторе путём:
а) соответствующего ухода за нижним ярусом леса (уборка растительного мусора и сухих деревьев, которые затем можно использовать в качестве дров);
б) подстригания травы или использования для этой цели животных, питающихся травой (гуси, валляби) и не дающих ей высоко подняться;
в)размещения между пожароопасным сектором и жилищем невозгораемых элементов, таких, как дороги, пруды, плотины, участки, полностью покрытые зелёной мульчей или засеянные культурой, стойкой к возгоранию (зелёной культурой).

Создание специальных экранов, защищающих от воздействия теплового излучения, включая:
а) размещение невозгораемых сооружений (пруды, земляные насыпи, каменные стены);
б) посадки огнестойкой растительности (лилия, копрозма, ива), которая, хотя и может быть уничтожена огнём, но всё же замедлит его дальнейшее продвижение.

Посадку ветроломов из огнестойких видов, уменьшающих интенсивность ветра во время пожара.

Ввиду того, что дом обычно является наиболее ценным и дорогим элементом на участке, очень важно позаботиться о пожарной безопасности жилища следующим образом:

Соорудить кирпичный или бетонный защитный фартук вокруг дома (на расстоянии 1 м) и уб-рать коврики для вытирания ног у дверей.
Установить металлические экраны на окна.
Покрыть крышу рифлёным железом или другим огнестойким материалом.
Установить опрыскиватели вокруг дома и на его крыше, а также обеспечивать в легкодоступном месте запас воды, которого может хватить по крайней мере на один час (огонь уничтожает незакопанные в землю пластмассовые трубы для подачи воды, а электрические насосы могут выйти из строя).
Закрыть нижние отверстия водосточных труб заглушками, чтобы в них накапливалась вода.

Комплексный дизайн с целью обеспечения пожарной безопасности включает размещение каменных стен, посадку специально подобранных «влажных» растительных видов, а также сведение к минимуму горючего материала, находящегося в непосредственной близости от важных объектов.

Для защиты населённых пунктов от степных пожаров применяется система посадок из специально подобранных видов, параллельно используемая под выпас.

Огнестойкие виды, высаживаемые в пожароопасном секторе, должны отвечать следующим требованиям:
а) содержать в себе высокий процент влаги;
б) иметь высокое содержание зольных веществ;
в) не образовывать большого количества органического мусора, в противном случае этот мусор должен разлагаться в течение кратчайшего времени;
г) быть вечнозелёными;
д)наземная часть растения должна быть сочной и мясистой.

Огнестойкими видами деревьев являются, к примеру, смоковница (инжир), ива, шелковица, копрозма, монстера, некоторые виды акаций (Acacia dealbata, A. decurrens, A. saligna, A. sophorae, A. baileyana) и другие.
Из огнестойких видов нижнего яруса можно упомянуть страстоцвет, плющ, окопник, колоказию, различные виды суккулентов, полынь, дихондру ползучую, алоэ, агаву, мезезенбриантемум, батат, традесканцию, лук-скороду, подсолнечник и тыкву.
Группа "Пермакультура и ТРИЗ" в контакте https://vk.com/club161429422

Ответить

Вернуться в «Решение изобретательских задач»