Att hålla kuststäderna levande i framtiden kan kräva att man ser tillbaka - väldigt långt tillbaka.
Tack vare den antropogena klimatförändringen stiger havsnivån i ett oroväckande klipp, och hotar att träna ikoniska metropoler som New York, Mumbai och Shanghai i en inte alltför avlägsen framtid. Men invånare i dessa och andra utsatta områden behöver inte nödvändigtvis fly den kommande översvämningen, enligt experimentfilosofen Jonathon Keats.
Kustboende skulle kunna skydda på plats, tror Keats, om de hämtade inspiration från de första "städerna" som jorden någonsin har stött: skiktade högar som kallas stromatoliter, av vilka de äldsta går tillbaka 3,5 miljarder år tillbaka.
Stromatoliter registrerar de dagliga strävan för miljoner mikrober, många av dem fotosyntetiska cyanobakterier. Högen växer när dessa små varelser rör sig uppåt och utåt för att fånga solens livgivande strålar, varvid varje klibbigt "biofilm" -lager fångar sediment som befäster upp strukturen.
Denna åtgärd sker vanligtvis på grunt vatten, särskilt tidvattenmiljöer som stränderna i västra Australiens Shark Bay, en av de få platserna där stromatoliter fortfarande blomstrar. (Stromatoliter är mycket vanligare i fossilregistret.)
Denna livsmiljö kommer att börja invadera många stora städer runt om i världen innan länge, om klimatförändringarna fortsätter på sin nuvarande kurs (vilket verkar troligt, med tanke på mänsklighetens brist på handling hittills, säger forskare). Och stromatoliter uppvisar anpassningsförmåga och en beundransvärd samhällsanda: När högen växer blir lagen som har haft aktiva solsökare sänkta in i det inre och växlar till en strukturell stödjande roll.
Så tror Keats stromatoliter har mycket att erbjuda moderna stadsplanerare. Och han siktar på att få fram denna punkt med sitt nya Primordial Cities Initiative, ett tvärvetenskapligt konstprojekt som drar nytta av forskare vid Fraunhofer Institute for Building Physics (IBP) i Tyskland.
Under det senaste året har Keats och hans kollegor tagit fram nya skyskrapa-design som gör det möjligt för invånare att bygga uppåt, lager för lager, för att stanna ovanför det stigande vattnet. De har också tagit fram en preliminär kraftplan för dessa byggnader, som skulle vara mycket beroende av tidvattengeneratorer och gravitationsbatterier - förnybara energikällor som inte pumpar växthusgaser i luften.
"Vi har kört datorsimuleringar för att analysera de termiska effekterna av kraftiga översvämningar i distrikten i Shanghai, Manhattan och Hamburg," sade Gunnar Grün, Fraunhofer IBP: s biträdande chef, i ett uttalande.
"I båda fallen använde vi klimatmodeller som projicerade havsnivåökning och säsongstemperaturer under åren 2100 och 2300," tilllade Grün. "Även om de tre städerna är olika på många sätt, gjordes alla betydligt mildare - mer gästvänliga för människor - av den termiska trögheten och den evaporativa kylpotentialen för vatten." (Vatten har hög "termisk tröghet", vilket innebär att det tar relativt lång tid att värma upp eller svalna.)
IBP-forskare utförde också en mängd olika experiment. Till exempel doppade de trä- och betongmodeller i vatten och badade dem med strålning i institutets konstgjorda solljuslaboratorium och mätte sedan avdunstningskylningshastigheter och andra variabler.
"Från dessa tester kunde vi få inledande insikter i en rad potentiella byggnadsmaterial," sade Grün. "Vi kunde upptäcka positiva effekter för både högviktande betong och behandlat trä, såväl som vegetationstäckta hustak och fasader."
Keats använde dessa och andra data för att konstruera småskaliga arketyper på skyskrapa.
"Träpartierna är särskilt intressanta för mig eftersom byggnadsmaterialen kan odlas på taket, löst parallellt med hur stromatoliter anpassas genom att växa," sade Keats i samma uttalande. "Dessa skyskrapor är en korsning mellan Empire State Building och Abraham Lincolns timmerstuga."
Stromatoliter är också exempel på effektivitet, där varje på varandra följande skikt slår ihop vad dess föregångare lämnade efter sig. Live Science frågade Keats om han föreställde sig sina ursprungliga städer som sköt efter något liknande - säg genom att bygga varje nytt skyskrapagolv från de döda benen.
"Jag är inte emot det", sa Keats till Live Science. "Men det skulle vara väldigt långsamt."
Keats små byggnader tillsammans med resultat från Fraunhofer IBP-experiment och detaljer om energihanteringsplanen visas för närvarande på STATE Studio, ett konstgalleri i Berlin. Utställningen går till 29 februari.
Om showen genererar ett tillräckligt entusiastiskt svar, skulle Keats vilja ta tanken till nästa nivå: en fullständig fälttest i en storstad som New York. Testet skulle helst involvera modifiering av flera byggnader och pågå minst ett decennium, sade han.
En lång fältförsök skulle hjälpa till att uträtta de potentiella buggarna i det ursprungliga stadssystemet. Vilken tidvattengenerators design skulle till exempel visa sig vara mest effektiv i en översvämmad stad? Och borde lårben vara baskonstruktionsbenet, om planerare verkligen går den vägen? Eller skulle andra, mindre ben också lägga till värde?
Naturligtvis har detta nya perspektiv på design några potentiella fallgropar. Exempelvis skulle planen kunna stratifiera samhället ännu mer dramatiskt (och helt bokstavligen) i haves och have-nots, med de rika kanske svänger marknaden för överlevande fastigheter i kustregioner.
"Det finns många skäl till varför det kan vara en mycket dålig idé," sa Keats till Live Science. "Så det är därför det är viktigt att börja prototypa nu."
Keats hoppas att Primordial Cities Initiative banar väg för ett nytt studieområde som han kallar paleobiomimicry. Biomimik är redan en sak; ingenjörer har baserat utformningen av många produkter på frukt av naturens evolutionära arbete. (Kardborre, till exempel, inspirerades av tistlarnas klibbiga borrar.) Men paleobiomimicry ser till det avlägsna förflutna och tar en bredare syn, rörmokare lektioner och insikter från hela ekologiska system.
Keats vill att mänskligheten ska ta itu med grundorsaken till klimatförändringar: genomgripande pumpning av koldioxid och andra växthusgaser i atmosfären. Men till skillnad från vissa purister tror han också att mildring mot världens värsta effekter är värt att fortsätta, vilket hans nya projekt visar.
"Revolutions tenderar att vara blodiga och inte genomtänkta," sade Keats. "Vi måste tänka. Och att tänka, vi behöver tid."
