Птичето гнездо на бъдещето: 3D‑принтирано и направено от гъби?

Дълбоко в градините на величествен дворец близо до Оксфорд, в Югозападна Англия, дизайнерът Дан Паркър стои върху стълба и се опитва да закрепи необичаен предмет за ясен. С високо вдигнати ръце той придържа нещо с размерите на тостер, с релефни вълнообразни линии по външния ръб, които напомнят на издълбан дървесен ствол.

Предметът е лек и кух, с един кръгъл отвор от едната страна. Но най-впечатляваща е външната му повърхност: на вид пухкава като памук, но твърда и, може би най-изненадващо, с отчетлив аромат на гъби.

„Това е рейши“, вид кладница, който се среща в тази част на Англия, обяснява Паркър, изследовател в Университета в Мелбърн. През последните две седмици той е отпечатал формата на кутията на 3D принтер, използвайки дървени стърготини и биоразградима пластмаса на растителна основа, след което е култивирал гъбичен мицел, който постепенно е прораснал по стените. Техниката за производство на предмети от здравия мицел на гъбите вече се използва в архитектурата за създаване на всичко, от столове до тухли, „защото расте сравнително бързо и е много здрав“, казва Паркър.

Той нарича странното съоръжение „протезна хралупа“. И предназначението му става ясно, когато Паркър се качва отново на стълбата, този път за да окачи и стандартна къщичка за птици с наклонен зелен покрив. Неговото творение е замислено така, че да надмине традиционните кутии за птици, които макар и широко използвани по света, често не успяват да привлекат желания вид или, още по-лошо, осигуряват толкова студени и влажни условия, че пиленцата загиват. Затова Паркър се опитва да преосмисли изцяло гнездовото убежище, за да даде по-добър старт в живота на пойни птици, гнездящи в хралупи, като например редкия лъскавоглав синигер (Poecile palustris).

Експериментът му ще сравни 10 от новите протезни хралупи с 10 традиционни кутии, за да провери дали лъскавоглавия синигер, вид в упадък във Великобритания, ще предпочете новите убежища и дали те са по-ефективни за успешното мътене и излитане на малките.

Паркър е част от екип в Deep Design Lab (Лабораторията за дълбок дизайн; терминът „дълбок дизайн“ се отнася до подход в дизайна, който се стреми да разбере дадена система в дълбочина, като я изучи и създаде цялостни решения) към Университета в Мелбърн, който изучава кутиите за птици със същата прецизност, с която инженери проектират реактивни двигатели или небостъргачи. Близо до Училището по дизайн в Мелбърн екипът използва 3D сканиране, за да картографира естествените хралупи на дърветата, обитавани от застрашените сови Ninox strenua. С изчезването на старите дървета изследователите използват VR очила и генеративни алгоритми, за да създадат изкуствени структури за гнездене, прецизно съобразени с нуждите на совите.

В двореца Бленхайм – обект на световното наследство на ЮНЕСКО, заобиколен от около 12 000 акра гори и паркове – екипът тества същия подход и за други, трудно забележими пойни птици. От 70-те години насам популацията на лъскавоглавия синигер е намаляла наполовина, тъй като естествените му местообитания, древни дървета с много хралупи, изчезват, до голяма степен поради интензивното земеделие. Много други някога масови пойни птици, включително синигери, врабчета, мухоловки и зидарки, също намаляват. И въпреки това поставените за тях къщички рядко успяват да привлекат обитатели.

В този ветровит февруарски ден Паркър е донесъл различни модели кутии за птици в Бленхайм, за да демонстрира недостатъците на обикновените. „Това е евтиното амазонско копие“, казва той за най-евтиния модел. Първото, което прави впечатление, е слабата му конструкция, обяснява Йоана Багневска, зоолог от Оксфордския университет, която ще наблюдава експеримента през следващите две години. „Дървените части са сглобени толкова крехко, че се изкривяват и накрая се разпадат“, казва тя.

Полеви изследвания показват, че температурите в гнездовите кутии варират много повече, отколкото в естествените хралупи. Тънката дървесина и процепите пропускат студен въздух и дъжд, понякога достатъчно, за да убият малките. Най-лошото е, че подобни кутии могат да се превърнат в екологични капани, които примамват птици в негодни жилища, водещи до гибелта им.

Като контрол в експеримента Паркър използва широко разпространен модел, сертифициран от Кралското дружество за защита на птиците. Макар да е по-здрав, много стандартни кутии са предпочитани от агресивни универсални видове като големия синигер, които лесно изместват по-дребните, като лъскавоглавия и синия синигер. „Виждала съм трупове на сини синигери, вградени в гнездото, след като големият синигер, по-едър и по-борбен вид, е спечелил битката за място“, споделя Ада Грабовска-Джан, еколог от Оксфордския университет.

В предишни проучвания, проведени в природни резервати, само 1% от стандартните къщички са били заети от лъскавоглави синигери, показател, който ясно подчертава нуждата от специализирани решения. Андрю Клийвс, основател на Birds on the Brink, благотворителната организация, която финансира експеримента на Паркър, обяснява, че лъскавоглавите синигери понякога се измъкват от конкуренцията, като се заселват в къщички за сънливци *гризачи от сем. Gliridae). Тези кутии имат малки входни отвори, разположени близо до ствола, достатъчно тесни, за да спрат големите синигери. Когато природозащитниците интегрират тази характеристика в дизайна, делът на заселване на лъскавоглави синигери се повишава до около 9%.

В Deep Design Lab всеки проект се разглежда като „дизайнерски експеримент“, който комбинира най-добрите практики от полеви изследвания с тестване на нови идеи. „Трябва да използваме най-доброто от наличните научни и инженерни знания, когато създаваме тези конструкции, но и непрекъснато да събираме обратна връзка“, казва Станислав Рудавски, архитект и основател на лабораторията. Ако целевите видове избягват кутиите, по причини, които може все още да не разбираме, учените могат да подобрят дизайна, като наблюдават взаимодействието на птиците с прототипи като този на Паркър.

Мартин Стенинг, еколог от Университета в Съсекс, който използва гнездови кутии още от 80‑те години, подчертава, че най-важното е дизайнът да следва поведението на вида в неговата естествена среда. Пионери в областта вече са направили опити да усъвършенстват къщичките, като включват наблюдения върху взаимодействието между птиците и местообитанията им. Сред най-значимите изводи са необходимостта от надеждна защита от хищници около входа и предотвратяването на натрупването на паразити вътре в кутията.

Паркър обяснява, че неговата 3D‑принтирана дървена черупка е достатъчно здрава, за да устои на невестулки, кълвачи и плъхове, които биха могли да прогризат стандартна кутия. Вътрешността е оформена по подобие на естествените кръгли кухини в дърветата, без ръбове и фуги, където могат да се укриват паразити. Но основният фокус в Бленхайм е тестът на мицела като материал. Това е първият експеримент от такъв мащаб, подчертава Паркър.

В предишно изследване Deep Design Lab сравнява въздействието на мицела върху 50‑годишен жизнен цикъл с това на пластмасата, материал, предложен за производството на 300 милиона гнездови кутии, планирани за монтиране на електрически стълбове в САЩ. Оказва се, че макар мицелът да е с около 15% по‑скъп, той намалява въглеродните емисии, енергийната консумация и отпадъците с над 75%.

Но най-важното, казва Паркър, е друго. „Той има отлични изолационни свойства.“

Първите три седмици от живота на лъскавоглавия синигер, когато пиленцето все още е в гнездото, са критични за растежа, обяснява Грабовска-Джан. „Искаме хубаво, добре охранено пиленце“, казва тя. Ако малките изразходват енергия, за да поддържат телесна температура, вместо да растат, „перата им ще бъдат с по-ниско качество и ще бъдат по-леки, отколкото трябва“.

През предстоящия размножителен сезон, който започва, когато времето в Англия се затопли и в средата на април се появят ключови храни като гъсеничките по дъбовете, Грабовска-Джан и Багневска ще наблюдават коя конструкция предпочитат птиците и как се развиват гнездата. С ендоскопска камера, монтирана на дълга пръчка, те ще могат неинвазивно да надничат през входа. „Започнали ли са да гнездят, но после са изоставили гнездото или все още го използват?“, казва Паркър.

Освен това ще следят влажността и температурата вътре в традиционните кутии и в тези на Паркър, както и признаци за неуспешно гнездене. „Можете да преброите неизлюпените яйца, както и колко мъртви пиленца са останали“, казва Грабовска-Джан.

За екипа от наблюдатели има два ключови въпроса. Първо, предпочитат ли птиците тези нови конструкции? Може би заради сигнали, които ние не можем да доловим, като миризма, форма, текстура, което ги прави по-привлекателни.

Вторият, който е изключително важен за опазването на природата, е

„Ще се справят ли по-добре? Ще отгледат ли повече потомство? И ако да, може ли това да бъде по-добрият избор за опазването им?“