- Принцип самообслуживания.

а) Объект должен сам себя обслуживать, выполняя вспомогательные и ремонтные операции.

Любые естественные экосистемы построены на основе самообслуживания. Задача экологической инженерии — создать аналогичные системы.

В случае интенсивного разведения шмелей (принудительное гнездование) затраты труда, энергии, оборудования несоизмеримо больше чем в случае привлечения шмелей в искусственные гнездовья. Иными словами, при естественном заселении мы имеем типичное «самообслуживание». Человеку лишь остается регулярно проверять улейки и там, где заселение состоялось, установить наблюдение. Затем, по мере надобности, в нужный момент и на нужной стадии развития семьи, шмелей можно переселять в лабораторию, теплицу и т.д. По сравнению с медоносной пчелой шмели гораздо более «самостоятельные», то есть самообслуживаются в течение всего сезона и, как правило, не требуют особых мер по уходу и иного вмешательства.

б) Использование отходов вещества и энергии.

В идеальном случае в проектируемых искусственных системах понятие «отходы» не должно фигурировать.

В силу того, что улейки и другие устройства для работы со шмелями имеют незначительные размеры, то для их изготовления совер-

шенно не обязательно приобретать полномерный материал (доски, металл, стекло и т.д.). Едва ли не любой столярный или строительный цех производит обрезки материала, которые идут в отходы. Размеры этих о тходов, зачастую, годятся в качестве заготовок для различного оборудования — ульев, вольеров, шмелепроводов и т.д.

25. Дешевая недолговечность взамен дорогой долговечности.

Всем известны одноразовые шприцы, салфетки, полотенца, пеленки, посуда. Подчас это очень удобно. Сдругой стороны, э го порождает горы мусора. Поэтому в. ряде случаев мы становимся свидетелями появления вновь возвратной тары, а иногда в категорию возвратной тары попадаю т и другие предметы, например, элементы электропитания (бытовые батарейки), которые стали собирать в западных странах.

Экономическую и экологическую стоимость изделия следует всякий раз скрупулезно взвесить, решая, делать объект одноразовым (но подешевле) или многоразовым (но подороже).

Наряду с улейками, которые использовались нами па протяжении м и о тих лет, мы пользовались картонными вкладышами в ульи, выстилали пол по углам фильтровальной бумагой или гофрокартоном, что позволяло не только аккуратно изымать сот при переселении, но и периодически избавлять гнездо от экскрементов шмелей. Б конце сезона весь гнездовой материал и всевозможные одноразовые вкладыши извлекают из гнездовых устройств и уничтожают (сжигают).

26. Замена механической схемы.

а)              Замена механической схемы оптической, акустической или ольфакторной. Вместо механической защиты от нежелательных организмов (сельхозвредителей, например) эффективнее делать не механические преграды, а химические репелленты или ловушки с химическими же аттрактантами. Отпугивание птнц от аэродромов осуществляют с помощью акустических репеллентов кншсанных сигналов тревоги.

Помимо механических счетчиков влетов и вылетов шмелей применяют устройства с фотоэлементами, либо устанавливают видеокамеры. Обширный ассортимент компьютеров и программного обеспечения предоставляет в этой сфере нидерландская фирма Noldus. Между тем, когда наблюдения за летной активностью ведутся «вручную», следует пользоваться активаторами внимания. Это необходимо, так как от многочасовых напряженных наблюдений внимание при тунляется, человек допускает ошибки, и качество собранного мате риала снижается. Можно поставить любое электрическое устройство, которое будет срабатывать при прохождении шмеля но коридору, II подавать звуковой и/или световой сигнал. Однако можно поступить еще проще: укрепить на выходе и входе в шмелепровод на iicwiv кусочки фольги. Тогда любой шмель, проходя по фольге, будет ИЗД.І вать характерный шум, привлекая таким образом внимание наб/по дателн. Поиск гнезд шмелей в природе можно вести с помощью собаки-ищейки (ольфакторный капал).

б)              Использовать электрические, магнитные, электромагнитные поля для взаимодействия с объектом.

Использование разнообразной автоматической регистрирующей аппаратуры построено на всевозможных датчиках — тепла, движения и т.д. Во всех этих случаях указанные эффекты используются в полной мере и в гнезде, и даже для прослеживания траектории полета шмеля с помощью радиолокации (Anonymous, 1988; Corbara, Fres- neau, Lachaud, Leclerc, Goodall, 1986; Erickson, Miller, Sikkema, 1975; Osborne, Williams, Carreck, Poppy, Riley. Smith, Reynolds, Edwards, 1996; см. интернет-сайты; Pearson, Beach, McClelland, 1975; Struye, Mortier, Arnold, Miniggio, Borneck, 1994; Visscher, Ross, 1983; Verbeek, Verbeek, 1974; Visscher, Ross, 1983).

Иногда же, как ни странно, полезным оказывается, наоборот, перейти от физико-химических дистантных методов к более примитивным - механическим. Поэтому механические устройства зачастую оказываются надежней и дешевле.

27* Использование пневмо- или гидроконструкций.

Для утяжеления легких конструкций (вольеров, теплиц, палаток и т. д.)в полевых условиях бывает полезно использовать балласт, который легко создать, наполнив любые емкости водой.

28. Использование гибких оболочек и тонких пленок.

Современное многообразие синтетических материалов позволяет

делать легкие и прочные тенты, палатки, навесы. В растениеводстве вместо традиционной мульчи используют темный непрозрачный полиэтилен. Полиэтиленовые парники и теплицы сейчас уже стали неотъемлемой частью агроландшафта.

В Бенилюксе выращивание многих культур в теплицах производят не непосредственно в грунте, а в специальной почвенной смеси, насыпанной в мешки. Таким образом, полив, транспортировка, профилактика оказываются очень удобны и технологичны. Распространение почвенных вредителей исключены в силу изолированности каждого растения в отдельном мешке и потому, что в конце сезона весь грунт из мешков заменяют.

Изготовление для наших целей гибких шлангов-шмелепроводов из полиэтиленовой пленки (рис.43) очень удобно, быстро, дешево и доступно в любых условиях. Для кино- и фотосъемок в гнезде мы применяли устройство (рис.41), которое содержало в себе «рукав» из пленки ПВХ. Это позволяло плавно приближать и удалять съемочную аппаратуру, не нарушая герметичности улья и не снижая освещенности внутри гнезда. Текстильная вставка присутствует и в ловушке для шмелей (рис.30).

29. Применение пористых материалов.

Пористые материалы обладают значительными тепло- и звукоизолирующими свойствами. Керамзит, газобетон, ненополистирол, пенополиуретан, вспененное стекло и многие другие материалы успешно используют в строительстве.

Учитывая, что поры материалов могут быть заполнены каким- либо веществом, мы можем придать разнообразные свойства пористому материалу: электропроводность, репеллентность, огнеупорность и т.д. Импрегнированные материалы становятся устойчивы к биоповреждениям, гниению, коррозии. Гидропоника использует пористые материалы, которые удерживают водные питательные растворы для выращивания растений. Этот способ выращивания очень удобен и технологичен, так как позволяет точно дозировать снабжение растений нужными веществами в нужное время.

Ульи из пенополистирола и керамзитобетона оправдали себя в качестве приманочных гнездовий, которые не только обладают прекрасными теплоизоляционными свойствами, но и не подвержены гниению, коррозии и деформациям от перепада температуры и влажности. Современные технологии позволяют придавать ульям любую форму, чтобы оптимизировать параметры гнезда шмелей и, вместе с тем, сделать работу обслуживающих ульи людей эффективной и эргономичной.

30. Принцип изменения окраски.

а) Изменить окраску объекта или внешней среды.

Конструкторы солнечных нагревателей прекрасно знают, что

теп-лопринимающие элементы должны быть черными. Напротив, летняя одежда, головные уборы, тенты, жалюзи от солнца делают белыми (или, по крайней мере, светлыми). Окраска приборов, оборудования, цвет индикаторов различных устройств очень важны для самочувствия, психологического состояния, эффективности и безопасности работы людей.

Чтобы ульи не нагревались летом от прямых солнечных лучей, их красят в белые или светлые цвета. С другой стороны, если предполагается размещать их на неохраняемой территории под открытым небом, разумно окрасить их подобно военному снаряжению камуфляжными пятнами под общий фон окружающего ландшафта.

Колышки для разметки участка и ярлыки на них (для проведения учетов и т.д.), напротив, следует раскрасить яркими или контрастными красками.

б) Изменить степень прозрачности объекта или внешней среды.

Нам хорошо известны теплицы, крытые прозрачным бесцветным

полиэтиленом, однако в Израиле в тепличных хозяйствах стоит обратная задача — защита растений от излишне интенсивного солнца, и поэтому там применяют темный полупрозрачный полиэтилен.

Для наблюдений за шмелями в гнезде в лабораторных и полевых условиях применяют ульи с прозрачными крышками и/или прозрачными стенками, а также прозрачные коридоры и приставки. Прозрачные или полупрозрачные стаканчики применяют в ловушке для шмелей (рис.30), чтобы создать положительный фототаксис у пойманного шмеля и вынудить его вылезти из ловушки в стаканчик. Эксгаустеры (рис.31), крышки на ульи для манипуляций со шмелями (рис.29), шмелепроводы (рис.43,44), банки для временного содержания и транспортировки шмелей (рис.28), вольер для манипуляций со шмелями (рис.53) тоже выполняются прозрачными, чтобы постоянно видеть и контролировать шмелей.

31. Принцип однородности.

Это означает, что объекты, взаимодействующие с данным объектом, должны быть сделаны из того же материала или иметь близкие ему свойства.

Близость материала окружающей его системе — залог успешного круговорота веществ и гарантия незагрязнения среды чужеродными веществами.

В применении к шмелям этот принцип означает, что все материалы, из которых сделано оборудование, должны быть нетоксичны и нерепеллентны для шмелей и безопасны для людей. Кроме того, они не должны разрушаться шмелями. Всем этим свойствам отвечают дерево, стекло, сплавы железа, алюминия, меди. В качестве теплоизоляции ульев можно использовать опилки, торф или грунт, которые засыпают между внешней и внутренней оболочками улья (рис. 11) И опилки, и торф, и грунт — естественные материалы. После истечения срока службы этих ульев такая теплоизоляция может быть без ущерба возвращена обратно в экосистему.

32. Принцип отброса и регенерации частей.

Смысл этого принципа сводится к тому, что изношенная часть объекта отбрасывается и (в идеале — автоматически) заменяется новой. В живой природе мы видим это повсеместно: изношенные зубы у многих животных заменяются новыми в течение всей жизни, у листопадных деревьев в конце каждого сезона опадают листья, в которых накопились продукты распада в ходе обмена веществ. То же самое происходит при ежегодном отмирании надземной части травянистых растений. Жизнь постоянно производит регенерацию — будь то оторванный хвост ящерицы, шерсть овец после стрижки или трава после кошения или выпаса. Задача проектировщика экосистем заключается в том, чтобы процесс «отброса» частей был бы экономным и максимально полезным (чтобы урожай, образно говоря, состоял в основном из плодов, а не листьев), а процесс регенерации был бы не чересчур изнурительным. Иными словами, эксплуатация системы (сенокос, пастбище, сад и т.д.) должна быть сбалансированной, щадящей и не разрушающей. Задача человека — не получение максимума с единицы площади, а организация системы таким образам, чтобы при максимальной для себя пользе обеспечить экосистеме неограниченно долгое существование (то самое lt;-устойчивое развитие»).

Если рассматривать семью шмелей как единую систему, то в течение сезона идет постоянное отмирание отдельных фуражиров и замена (регенерация) их новыми. В результате в нормально развивающемся гнезде всегда достаточно сильных работоспособных особей.

Система многолетних культур в парке «BOMBORETUM» (раздел 4.2) тоже может рассматриваться как самовосстанавливающаяся система (в конце каждого сезона мы будем иметь урожай семян или плодов).

33. Изменение физико-химических параметров объекта.

а) Изменение агрегатного состояния вещества. Для дезинфекции ульев можно применять пары йода или формалина (помещать в герметичную тару, например, полиэтиленовые мешки ульи вместе с открытыми сосудами, откуда испаряется йод или формалин).

б) Изменение концентрации или консистенции вещества.

Вязкие жидкости перед разливом обычно разогревают, чтобы

снизить вязкость. Известно также, что транспортировка и хранение концентрированных веществ (их растворов) целесообразнее, нежели выполнение той же операции с низкой концентрацией вещества.

Для подкормки шмелей, когда это необходимо (затяжное ненастье, длительная транспортировка, временное отсутствие медосбора по разным причинам и т.д.), применяют раствор сахара или меда. Оптимальная концентрация считается 50%. Ее и следует придерживаться, так как низкая концентрация энергетически неэффективна, а высокая- вызывает трудности потребления шмелями из-за повышенной вязкости и, кроме того, может начаться кристаллизация раствора в кормушках.

в) Изменение степени гибкости. Известно, что многие устройства, испытывающие механические периодические нагрузки, гораздо эффективнее выполнять гибкими, нежели жесткими.

Практика показала, что гибкие коридоры (шмелепроводы) гораздо удобнее для соединения лабораторного улья с внешним летком. Это позволяет удобно располагать ульи на столе, перемещать их при необходимости в пределах длины такого шланга. Для шмелепроводои удобно использовать гибкие гофрированные прозрачные шланги, либо изготавливать их самому, если размер или форма сечения пуж ны особые (рис.43). См. также пример из пункта 28.

г) Изменение температуры. Из общей экологии известно, что любой экологический процесс имеет свой температурный оптимум Следовательно, подбор такого оптимума для элементов создаваем! gt;н экосистемы, как и для самого человека, — условие не только блат получия, но и самого существования. Наряду с этим борьба с разів і образными нежелательными организмами (вирусы, бактерии, грибы, самые разнообразные паразиты и т.д.) традиционно ведется ш.в о кими температурами (кипячение, открытое пламя, а также длитсяв ное вымораживание). Ульи можно обеззараживать паяльной ламім gt;11. газовой горелкой или струей пара, либо вымораживая (для :*тlt; in gt; ilk в Сибири, где температура зимой может опускаться до -504 , ін i an ляют на всю зиму на открытом воздухе). В свою очередь, /щи сlt; gt;. їм 11 и и оптимума для развития гнезда необходимо поддерживать гемін |Ы туру в улье (если речь идет о лабораторном содержании німі 'itfli около +25°С. О перегреве можно узнать, если шмели начну! шчии лировать гнездо крыльями. На поддержание благоприятной температуры в гнезде направлены ряд мер в конструкции и размещении приманочных гнездовий: светлый цвет и размещение в рассеянной тени спасают от перегрева, а размещение с южной или юго-восточной стороны дерева, столба или здания, толстые стенки, применение утепления (войлок, пенопласт, вата и т.д.) предотвращает переохлаждение. Учет температурного режима и для живых, и для неживых объектов абсолютно необходим, особенно в Сибири, где сезонные температурные перепады могут составлять 80°С и более.

34. Применение термического расширения.

На основе данного принципа разработана и производится система автоматического открывания/закрывания фрамуг в теплицах: при достижении температуры выше установленного предела расширяющаяся в цилиндре жидкость двигает поршень, который открывает через систему рычагов фрамугу. Когда температура снижается, механизм закрывает фрамугу. Такого рода устройства не требуют электроснабжения, дорогих датчиков и тщ.

35* Применение окислителей.

Экологичное производство практически всегда должно включать процессы окисления в самых различных видах и формах. Органические отходы подвергают соответствующей обработке в герметичных емкостях для получения метана — газа, идущего на отопление, приготовление пищи и т.д.

В работе со шмелями любые сильные окислители могут применяться в качестве дезинфектантов. Выше уже упоминалось о парах йода для обеззараживания ульев (см. пункт 33-а).

36. Применение инертной среды или проведение процесса в вакууме.

Легкий краткосрочный наркоз для шмелей гораздо лучше проводить не эфиром, а углекислым газом или азотом. За непродолжительное время, когда шмель обездвижен, его можно поместить и зафиксировать в станке (рис.51, 52), а затем проводить с ним необходимые действия (измерение, мечение и Т.Д.).

3 7- Применение композиционных материалов.

В технике композиционные материалы используют в случаях, когда существующие естественные материалы не обладают нужными свойствами. Однако многие из вновь созданных продуктов оказывают угнетающее или прямое токсичное действие (фенолформаль- дегидные смолы в древесностружечных плитах и др.). Следует придерживаться формально установленных стандартов санитарной безопасности не только композиционных материалов, но и продуктов их распада, которые могут быть опаснее самого исходного материала. Вместе с тем, использование естественных ингредиентов и проверенных веществ в значительной мере дает гарантию безвредности составляемого продукта. Композитные материалы могут иметь совершенно фантастические исходные ингредиенты. Бесконечность их комбинаций в материаловедении сегодня огромна. Разумное вдумчивое сбалансированное соотношение естественных и новых композиционных материалов — это, видимо, единственно верный подход к выбору сырья для любой производственной и иной материальной деятельности человека.

Девиз «не навреди» в этом случае должен не только иметь сиюминутную актуальность, но и учитывать дальнейшую судьбу материала — при его нормальной (штатной) эксплуатации, при пожаре, наводнении, в случае попадания случайно (дети) или преднамеренно (терроризм) в неадекватные ситуации.

Очень хорошо зарекомендовали себя искусственные гнездовья из керамзитобетона, шлакобетона и опилкобетона. Эти и аналогичные материалы долговечны, устойчивы к повреждениям и обладают хорошими теплоизоляционными свойствами.

Мы рассмотрели основные правила ТРИЗа на примерах проектирования оригинального исследовательского и природоохранного оборудования в шмелеводстве. Объем книги не дает возможности привести большее число примеров и разобрать их подробнее. Реально методы ТРИЗа тоже развиваются, дифференцируются, «разветвляются». Появляются более специализированные версии — для энергетики, транспорта, строительства, предпринимательства, педагогики, социологии и даже... рекламного дела (Диксон, 1969; Богатырев, 2000; Бухвалов, Мурашковский, 1993 Злотин, Зусман, 1989, 1991; Корогодин, Соснин, Пойзнер, 2000; Селюцкий, 1989; Тимохов, 1996; Михайлов, Аминов, Воронина, Сергеев, Соколов, 1999; Мееро- вич, Шрагина, 2000; Иловайский, ТРИЗ-сайты).

Между тем, не следует забывать, что ТРИЗ создан для усиления интеллекта, а не вместо интеллекта. Требуется практика применения этой системы, чтобы уверенно получать сильные результаты.

Проследить пути изобретательства и рождения какого-либо продукта весьма интересно и поучительно. Этому посвящено много книг, и остается лишь удивляться, как блестящие изобретения не находят применения в течение десятков и даже сотен лет, другие оказываются забыты и переоткрыты повторно.