الأشكال الخماسية في الطبيعة
يتكون الشكل الخماسي (بالإنجليزية: Pentagon Shape) من 5 أضلاع و5 زوايا. إذا كانت أطوال أضلاعه متساوية، وكان قياس كل زاوية داخلية 108°، فإن الشكل يعتبر منتظمًا، حيث يكون مجموع الزوايا 540°. فيما يلي بعض الأمثلة البارزة على وجود الشكل الخماسي في الطبيعة:
- الحيوانات: تتوزع أذرع نجم البحر بشكل خماسي، مما يمنحها قدرة أفضل على التقاط رائحة الطعام، وبالتالي تساهم في مهارات الشقلبة والالتصاق بقاع المحيط لمواجهة التيارات البحرية. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع نجم البحر بميزة الانشطار الذاتي للدفاع عن نفسه ضد الحيوانات المفترسة، حيث يمكنه فصل أحد أذرعه عند التعرض للهجوم.
- الزهور: تتميز زهرة نبات الدفلى (بالإنجليزية: Oleander) بخمس بتلات تتخذ ترتيبًا خماسيًا، تمامًا كما هو الحال في زهرة كرمة السرو (بالإنجليزية: Cypress Vine) المعروفة باسم “نجمة تكساس”.
- الأحجار: تتكون حدود الألماس الخارجية من 5 جوانب و5 زوايا، ويظهر شكلها الخماسي بوضوح عند الرؤية من الأعلى.
الأشكال الكروية في الطبيعة
الشكل الكروي (بالإنجليزية: Sphere Shape) هو شكل ثلاثي الأبعاد يتميز بأن جميع نقاطه تبعد مسافة متساوية (نصف القطر) عن نقطة معينة تعرف بالمركز. ويُعتبر الكوكب أقوى أشكال الهندسة الثلاثية الأبعاد في الطبيعة، حيث يتوزع الضغط بالتساوي على سطح الكرة بدلاً من التركيز في نقطة واحدة.
هذا الشكل شائع جدًا في الطبيعة، ومنها:
- الفقاعات.
- الذرات.
- الشمس، التي تُعتبر الكرة الأكثر كمالًا في الطبيعة، كونها الشكل الأكثر استدارة في الكون.
- مساكن الحيوانات، إذ يساعد الشكل الكروي في تقليل فقدان الحرارة.
- العديد من أنواع الفواكه.
جدير بالذكر أن معظم الأجرام السماوية مثل الكواكب والأقمار لا تمثل كرات مثالية، بل تعرف بأسمائها كروية مفلطحة، نتيجة لسرعة دورانها التي تؤدي إلى تسطيح الأجزاء الوسطى.
الأشكال السداسية في الطبيعة
الشكل السداسي (بالإنجليزية: Hexagon Shape) هو مضلع يتكون من 6 أضلاع مستقيمة و6 زوايا، حيث يبلغ مجموع زواياه الداخلية 720°. يوجد للشكل السداسي 4 أنواع رئيسية: السداسي المنتظم، السداسي غير المنتظم، السداسي المحدب، والسداسي المقعر. يعتبر الشكل منتظمًا عندما تتساوى أضلاعه وزواياه، بزاوية كل منها 120 درجة. من بين الأمثلة الشائعة على الشكل السداسي في الطبيعة:
- خلايا النحل، التي تتكون من وحدات سداسية، مما يمكِّن النحل من تخزين أكبر كمية من العسل باستخدام أقل قدر من الشمع، كما تتلاءم هذه الخلايا المثالية معًا دون وجود فراغات.
- أعمدة البازلت التي تنشأ من تبريد البازلت البركاني وتكونت بشكل إسطواني سداسي.
- الرسومات التي تُغطي صدفة السلحفاة، حيث يُعد الشكل السداسي الأكثر كفاءة في تغطية الأسطح المنحنية.
- ندفة الثلج الناتجة عن تبلور جزيئات الماء، حيث تتشكل الروابط الهيدروجينية بطريقة تضفي شكلًا سداسيًا.
الأشكال المثلثية في الطبيعة
الشكل المثلث (بالإنجليزية: Triangle Shape) يتكون من 3 أضلاع و3 رؤوس، ومجموع زواياه يساوي 180°. يُعتبر المثلث أحد الأشكال الأساسية في علم الهندسة. ومن أبرز أمثلة الشكل المثلث في الطبيعة:
- أزهار بعض النباتات مثل زهرة التريليوم (بالإنجليزية: Trillium) وزهرة العنكبوتية (بالإنجليزية: Spiderwort).
- بذور العديد من النباتات.
- الخنفساء، التي تمتلك 6 أرجل ولكنها تسير على ثلاث فقط، مما يجعل الشكل المثلث مرئيًا عند رسم آثار أقدامها.
الأشكال المربعة في الطبيعة
الشكل المربع (بالإنجليزية: Square Shape) يتكون من 4 أضلاع متساوية الطول، حيث يكون قياس كل زاوية 90°. يُلاحظ أن الشكل المربع نادر جدًا في الطبيعة، بالمقارنة مع الأشكال الأخرى الأكثر شيوعًا مثل الشكل الكروي، الذي يوجد بكثرة نظرًا لعدم احتياجه لتحريك ثابت في جميع الاتجاهات.
يتطلب الشكل المربع تنسيقًا وتحكمًا أكبر، لأن الشكل يخلو من الانسيابية اللازمة لحركة الكائنات الحية، مما يجعل من الصعب على الكائنات ذات الشكل المربع الحركة بسرعة.
الأشكال المكعبة في الطبيعة
الشكل المكعب (بالإنجليزية: Cube Shape) هو شكل ثلاثي الأبعاد يحتوي على 6 أوجه مربعة، و8 رؤوس، و12 ضلعًا. يندر وجود الشكل المكعب في الطبيعة ولكن بعض الأمثلة تتواجد، ومنها:
- حيوان الومبت، الذي ينتج روثًا مكعب الشكل لمنع انزلاقه، مما يسهل عليه تجميعه لتحديد منطقة نفوذه.
- بلورات معدن البيريت، التي تتكون بشكل طبيعي في هياكل مكعبة نتيجة روابط الحديد والكبريت.
- سمكة البقرة ذات القرنين (بالإنجليزية: Longhorn Cowfish)، التي تتميز بشكل مكعب يحميها من الحيوانات المفترسة.
هل تختلف خصائص الأشكال الهندسية بين الطبيعة والعمارة؟
يُعتقد أن فن العمارة وتصميم المباني نشأ استنادًا لرغبة الإنسان في محاكاة الطبيعة، حيث يسعى المعماريون للحصول على إلهام لتصميم الزخارف والديكورات التي تعكس الأشكال الطبيعية. ومع ذلك، فإن الأشكال الهندسية في الطبيعة تتميز بتعقيدها مقارنة بالأشكال الهندسية من صنع الإنسان، حيث لا تتضمن المباني خاصية الحركة أو السرعة.
استلهم المعماريون من الأشكال الهندسية لنموذج العديد من المباني عبر العصور. تعتبر الطبيعة نموذجًا حيًا قامت عليه الهندسة المعمارية، حيث يجمع بين مختلف الأشكال الهندسية. فالشمس كروية، الأشجار مخروطية، الحلزون لولبي، خلايا النحل سداسية، وبلورات المعادن مكعبة الشكل.
