Хотя ЗКЦ иногда называют сложными системами рычагов, такое описание принципиально неверно, поскольку оно подменяет приоритет динамической групповой связности привычной идеей суммирования отдельных элементов.
Иллюстрация этого различия на примере рукотворных механизмов имеет ряд тонких нюансов, но в биологическом контексте, наоборот, самоочевидна.
Начнем с того, что каждое шарнирное соединение при моделировании реальных организмов кинематическими цепями относится к соединению одной конкретной ткани с другой (например, сухожилия с костью). А значит, является местом перехода масштабов, размеров и материальных свойств. Например, как понимать точное место крепления сухожилия? В биологической реальности крепление, как переход, может иметь разные размеры; разные удаления от оси вращения; разные натяжения и т. д. Более того, в разных ситуациях и в разные моменты времени в работе сухожильного крепления будут включаться разные волокна в зависимости от нагрузки, усталости, питания и т. д. В результате уже даже отдельный кинематический элемент в механофункции живого не поддается точному определению и фиксации. Чем больше таких облачных кинематических элементов включается в цепь, тем стремительнее теряют смысл расчеты и попытки их суммирования в рамках канонической науки о биомеханике.
Иными словами, даже простой шарнир в биологии не прост, а образуется на динамическом пересечении различных размеров, шкал и масштабов! В современной терминологии такие структуры называются гетерархическими («межмасштабными»).
Как мы видели на простом анатомическом примере сухожильного крепления, классическая биомеханика не способна справиться с адекватным отображением гетерархической сложности. С другой стороны, при переходе к тенсигрити-интерпретации биомеханики несложно подобрать т-модель, которая хорошо подходит для иллюстрации такого соединения (рис. 3.7) и позволяет понять гетерархический эффект соединения разных масштабов.
На этом кинематические фокусы и парадоксы в биологии не заканчиваются. Рассмотрим еще одно принципиальное отличие замкнутых кинематических систем с групповой динамической связностью от стандартных рычажных механизмов.
В стандартных рычажных механизмах роли элементов всегда постоянны и определяют структуру, которая закладывается в конструкцию или механизм уже в статике. Однако и при дальнейшей динамической активации шарнир остается шарниром, а соединяющая шарниры балка (стержень) всегда остается балкой постоянной длины.
На примерах из биологии легко проиллюстрировать то, насколько сильно отличаются от этого системы с внутренней групповой динамической связностью — ЗКЦ.
В биологии роли шарниров и балок не являются постоянно закрепленными! Они могут меняться, особенно это касается так называемых мягких тканей — сухожилий, связок, мышц, капсул суставов. Их механическая роль в качестве балки или шарнира не является структурной и заранее предопределенной чертежом и дизайном. Она зависит только от того, каков их динамический нагрузочный статус в данный момент, находятся они в натяжении или сжатии. Один и тот же анатомический элемент (сухожилие, связка, мышца) в режиме сжатия может вести себя как балка, а в режиме натяжения — как шарнир!
В свою очередь, поверх этих нежестких, функционально меняющихся структурных ролей, дополнительные динамические неопределенности создаются изменяемыми свойствами биологического материала, оказывающими влияние на поведение структур более высокого уровня интеграции.
Очевидно, что стандартное распределение структурных кинематических ролей, на котором основывается каноническая биомеханика — сустав как шарнир и кость как балка, оказывается очень далеко от динамической биологической реальности и ее гетерархий.
Таким образом, поскольку в биологической механике кинематические роли шарниров и балок не постоянно закреплены, а меняются в зависимости от динамического контекста, то именно эффективное глобальное и локальное разделение, перераспределение и интеграция этих сил между уровнями масштабов биологической организации являются ключевым фактором.
Такое перераспределение сил возможно только в динамической групповой связности, настраиваемых в самой геометрии ЗКЦ, которые, по сути, становятся операционным уровнем, связывающим внутреннюю механику биотенсегрити с традиционными представлениями о структуре и кинематике (Levin et al., 2017).