生物形态机能的形成

自然界中各种生物形态和非生物形态都是环境作用的结果，最有设计意义和理论价值的是：动植物形态的地域环境适应性是自然选择的结果，而人工物的形成基本原理大体与此相似，传统器物大都是在长期的人工选择和自然选择双重作用中保留下来的，它们与其使用的地域的自然环境和社会文化协调相处，并处在不断优化和完善的进程中。赫伯特·A.西蒙说：“自然现象由于服从自然法则而具有一种必然性的外观，人工现象则由于易被环境改变而具有一种权变性的外观”，对于人工物而言，所谓权变性就是人造物的目的性和对环境的适应性的综合反映，这种适应性最终会反映在人工物的机能和形态等方面。

自然形态是靠自然力以及自然规律生成的，不涉及人工材料及制作工艺问题。自然界的各种形态都是由内因和外因综合作用之下产生并发展的，当内因和外因达到某种平衡时（即与外界相适应、相符合），便形成了相对稳定的形态，否则就会被自然所淘汰或改变，现在我们所看到的世间各种自然形态都是经过长时间的物质运动与变化形成的。自然形态包括非生物形态和生物形态。非生物形态一般指无生命的形态，如星球、山峰、河流、云朵、雪花等，所以大部分非生物形态在设计学中又称为无机形态。生物形态包括动植物形态和微生物形态，既包括它们的整体形态，也包括它们的局部甚至微观形态（如树木的树叶、果实及其组织、器官、细胞等），还包括各种动物造物形态（如鸟巢、蜘蛛网等）。在形态设计学中，有机形态具有更广泛的含义，凡是具有生命感觉的形态都可称为有机形态。例如，与生物形态相似的山石、河流、云朵等，因其与自然形态具有相似的心理感受性，所以也被称为有机形态。生物形态赋予生命的意象，大多以曲面或者曲线存在，显现出饱满而柔和的美。非生物形态是自然界各种没有生命的物质形态，它们大都由地质性的物理、化学作用所形成。非生物形态与生物形态构成了丰富多彩的自然形态世界。

非生物形态必须服从地质力学、化学等规律中形成的形态，而生物形态则是在自然适应和自然选择中形成的形态。生物自身的生长规律、生理机能构造、生存习性都是与特定环境相适应的。按照达尔文的自然选择学说，处在特定环境中的物种，在综合自然力的作用下，生物自身会发生变异和性状创造，但只有适应本自然环境的变异和创造才能被自然选择。比如，蛇为什么会没有长腿脚？近年来，英国爱丁堡大学和美国自然历史博物馆的研究者们找到了最终解答的证据。他们通过对蛇类祖先，即一具有着九千万年历史的恐蛇骨骼化石进行CT扫描，结果显示恐蛇的内耳中有一个独特的结构，和现代蛇类一样，用以控制平衡并感知土地的震动。类似的结构也出现在许多穴居生物的身体中，用以发现猎物和捕食者，原来蛇去腿脚的退化是它们的祖先在适应洞穴这一过程中的性状变异，这是被自然选择和逐步完善而来的。所以，每个物种如同一个自然界设计制造的“产品”，其形态机能的“革新完善”都有一部漫长的形成史。我们今天很难确切地知道每个物种的具体演化形成过程，但可以从现有物种的状态上分析物种的各性状与其生存环境的对应关系。从生态学视角，人工物也应符合其使用环境，与其存在的地域环境相适应。因此，基于自然物种和形态的形成机理，对地域性生态产品设计的方法论的研究提供了很好的模板。