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  chu1982929 2011-03-17 00:00:00

  科學家從鯨的流線型身軀受到啟示，改進了輪船，可以說，鯨是人類的老師。 其實自然界中可以充當人類“老師”的生物何止鯨類一種。 以前，人們作戰(zhàn)時并沒有雷達，總是沒做好準備時被飛機給偷襲了?？茖W家通過長期研究蝙蝠，發(fā)現(xiàn)蝙蝠視力很差，卻能在夜間準確無誤地抓到獵物，這是為什么呢？原來，每只蝙蝠嘴里都能發(fā)出一種“超聲波”，這種波遇物體就會反射回來。而蝙蝠的耳朵就像“接收器”，根據(jù)接收到的信號來判斷是巖石還是獵物?？茖W家根據(jù)這種原理發(fā)明了雷達。雷達也能發(fā)出超聲波，碰到飛機就彈了回來，這樣就能預知敵軍有沒有來偷襲了. 蒼蠅與宇宙飛船 令人討厭的蒼蠅，與宏偉的航天事業(yè)似乎風馬牛不相及，但仿生學卻把它們緊密地聯(lián)系起來了。 蒼蠅是聲名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污穢的地方，都有它們的蹤跡。蒼蠅的嗅覺特別靈敏，遠在幾千米外的氣味也能嗅到。但是蒼蠅并沒有“鼻子”，它靠什么來充當嗅覺的呢? 原來，蒼蠅的“鼻子”——嗅覺感受器分布在頭部的一對觸角上。 每個“鼻子”只有一個“鼻孔”與外界相通，內(nèi)含上百個嗅覺神經(jīng)細胞。若有氣味進入“鼻孔”，這些神經(jīng)立即把氣味刺激轉(zhuǎn)變成神經(jīng)電脈沖，送往大腦。大腦根據(jù)不同氣味物質(zhì)所產(chǎn)生的神經(jīng)電脈沖的不同，就可區(qū)別出不同氣味的物質(zhì)。因此，蒼蠅的觸角像是一臺靈敏的氣體分析儀。 仿生學家由此得到啟發(fā)，根據(jù)蒼蠅嗅覺器的結(jié)構(gòu)和功能，仿制成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。這種儀器的“探頭”不是金屬，而是活的蒼蠅。就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經(jīng)上，將引導出來的神經(jīng)電信號經(jīng)電子線路放大后，送給分析器；分析器一經(jīng)發(fā)現(xiàn)氣味物質(zhì)的信號，便能發(fā)出警報。這種儀器已經(jīng)被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內(nèi)氣體的成分。 這種小型氣體分析儀，也可測量潛水艇和礦井里的有害氣體。利用這種原理，還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結(jié)構(gòu)原理中。 從螢火蟲到人工冷光 自從人類發(fā)明了電燈，生活變得方便、豐富多了。但電燈只能將電能的很少一部分轉(zhuǎn)變成可見光，其余大部分都以熱能的形式浪費掉了，而且電燈的熱射線有害于人眼。那么，有沒有只發(fā)光不發(fā)熱的光源呢? 人類又把目光投向了大自然。 在自然界中，有許多生物都能發(fā)光，如細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等，而且這些動物發(fā)出的光都不產(chǎn)生熱，所以又被稱為“冷光”。 在眾多的發(fā)光動物中，螢火蟲是其中的一類。螢火蟲約有1 500種，它們發(fā)出的冷光的顏色有黃綠色、橙色，光的亮度也各不相同。螢火蟲發(fā)出冷光不僅具有很高的發(fā)光效率，而且發(fā)出的冷光一般都很柔和，很適合人類的眼睛，光的強度也比較高。因此，生物光是一種人類理想的光。 科學家研究發(fā)現(xiàn)，螢火蟲的發(fā)光器位于腹部。這個發(fā)光器由發(fā)光層、透明層和反射層三部分組成。發(fā)光層擁有幾千個發(fā)光細胞，它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質(zhì)。在熒光酶的作用下，熒光素在細胞內(nèi)水分的參與下，與氧化合便發(fā)出熒光。螢火蟲的發(fā)光，實質(zhì)上是把化學能轉(zhuǎn)變成光能的過程。 早在40年代，人們根據(jù)對螢火蟲的研究，創(chuàng)造了日光燈，使人類的照明光源發(fā)生了很大變化。近年來，科學家先是從螢火蟲的發(fā)光器中分離出了純熒光素，后來又分離出了熒光酶，接著，又用化學方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源，可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當閃光燈。由于這種光沒有電源，不會產(chǎn)生磁場，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性等工作。 現(xiàn)在，人們已能用摻和某些化學物質(zhì)的方法得到類似生物光的冷光，作為安全照明用。 電魚與伏特電池 自然界中有許多生物都能產(chǎn)生電，僅僅是魚類就有500余種 。人們將這些能放電的魚，統(tǒng)稱為“電魚”。 各種電魚放電的本領各不相同。放電能力Z強的是電鰩、電鯰和電鰻。中等大小的電鰩能產(chǎn)生70伏左右的電壓，而非洲電鰩能產(chǎn)生的電壓高達220伏；非洲電鯰能產(chǎn)生350伏的電壓；電鰻能產(chǎn)生500伏的電壓，有一種南美洲電鰻竟能產(chǎn)生高達880伏的電壓，稱得上電擊guan軍，據(jù)說它能擊斃像馬那樣的大動物。 電魚放電的奧秘究竟在哪里?經(jīng)過對電魚的解剖研究， 終于發(fā)現(xiàn)在電魚體內(nèi)有一種奇特的發(fā)電器官。這些發(fā)電器是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細胞構(gòu)成的。由于電魚的種類不同，所以發(fā)電器的形狀、位置、電板數(shù)都不一樣。電鰻的發(fā)電器呈棱形，位于尾部脊椎兩側(cè)的肌肉中；電鰩的發(fā)電器形似扁平的腎臟，排列在身體中線兩側(cè)，共有200萬塊電板;電鯰的發(fā)電器起源于某種腺體，位于皮膚與肌肉之間，約有500萬塊電板。單個電板產(chǎn)生的電壓很微弱，但由于電板很多，產(chǎn)生的電壓就很大了。 電魚這種非凡的本領，引起了人們極大的興趣。19世紀初，意大利物理學家伏特，以電魚發(fā)電器官為模型，設計出世界上Z早的伏打電池。因為這種電池是根據(jù)電魚的天然發(fā)電器設計的，所以把它叫做“人造電器官”。對電魚的研究，還給人們這樣的啟示：如果能成功地模仿電魚的發(fā)電器官，那么，船舶和潛水艇等的動力問題便能得到很好的解決。 水母的順風耳 “燕子低飛行將雨，蟬鳴雨中天放晴?！鄙锏男袨榕c天氣的變化有一定關系。沿海漁民都知道，生活在沿岸的魚和水母成批地游向大海，就預示著風暴即將來臨。 水母，又叫海蜇，是一種古老的腔腸動物，早在5億年前，它就漂浮在海洋里了。這種低等動物有預測風暴的本能，每當風暴來臨前，它就游向大海避難去了。 原來，在藍色的海洋上，由空氣和波浪摩擦而產(chǎn)生的次聲波 (頻率為每秒8—13次)，總是風暴來臨的前奏曲。這種次聲波人耳無法聽到，小小的水母卻很敏感。仿生學家發(fā)現(xiàn)，水母的耳朵的共振腔里長著一個細柄，柄上有個小球，球內(nèi)有塊小小的聽石，當風暴前的次聲波沖擊水母耳中的聽石時，聽石就剌激球壁上的神經(jīng)感受器，于是水母就聽到了正在來臨的風暴的隆隆聲。 仿生學家仿照水母耳朵的結(jié)構(gòu)和功能，設計了水母耳風暴預測儀，相當精確地模擬運輸振動臺了水母感受次聲波的器官。把這種儀器安裝在艦船的前甲板上，當接受到風暴的次聲波時，可令旋轉(zhuǎn)360°的喇叭自行停止旋轉(zhuǎn)，它所指的方向，就是風暴前進的方向；指示器上的讀數(shù)即可告知風暴的強度。這種預測儀能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。 蝙蝠-雷達 蜻蜓-薄型翼超音速飛機防振顫技術(shù) 蜘蛛-震動傳感器 鳥-撲翼飛機 響尾蛇-紅外跟蹤探測器 鯨--現(xiàn)代潛艇水下高速外形 鯊魚-現(xiàn)代游泳運動服面料 太多了，所有的仿生學產(chǎn)品的原形均可稱為人類的老師! 比如豬、蜻蜓、蝙蝠、蒼蠅…… 1。由令人討厭的蒼蠅，仿制成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。已經(jīng)被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內(nèi)氣體的成分。 2。從螢火蟲到人工冷光； 3。電魚與伏特電池； 4。水母的順風耳，仿照水母耳朵的結(jié)構(gòu)和功能，設計了水母耳風暴預測儀，能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。 5。人們根據(jù)蛙眼的視覺原理，已研制成功一種電子蛙眼。這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣，準確無誤地識別出特定形狀的物體。把電子蛙眼裝入雷達系統(tǒng)后，雷達抗干擾能力大大提高。這種雷達系統(tǒng)能快速而準確地識別出特定形狀的飛機、艦船和等。特別是能夠區(qū)別真假，防止以假亂真。 電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上。在機場，它能監(jiān)視飛機的起飛與降落，若發(fā)現(xiàn)飛機將要發(fā)生碰撞，能及時發(fā)出警報。在交通要道，它能指揮車輛的行駛，防止車輛碰撞事故的發(fā)生。 6。根據(jù)蝙蝠超聲定位器的原理，人們還仿制了盲人用的“探路儀”。這種探路儀內(nèi)裝一個超聲波發(fā)射器，盲人帶著它可以發(fā)現(xiàn)電桿、臺階、橋上的人等。如今，有類似作用的“超聲眼鏡”也已制成。 7。模擬運輸振動臺藍藻的不完全光合器，將設計出仿生光解水的裝置，從而可獲得大量的氫氣。 8。根據(jù)對人體骨胳肌肉系統(tǒng)和生物電控制的研究，已仿制了人力增強器——步行機。 9。現(xiàn)代起重機的掛鉤起源于許多動物的爪子。 10。屋頂瓦楞模仿動物的鱗甲。 11。船槳模仿的是魚的鰭。 12。鋸子學的是螳螂臂，或鋸齒草。 13。蒼耳屬植物獲取靈感發(fā)明了尼龍搭扣。 14。嗅覺靈敏的龍蝦為人們制造氣味探測儀提供了思路。 15。壁虎腳趾對制造能反復使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景。 16。貝用它的蛋白質(zhì)生成的膠體非常牢固，這樣一種膠體可應用在從外科手術(shù)的縫合到補船等一切事情上。 烏賊和誘餌 烏賊體內(nèi)的囊狀物能分泌黑色液體，遇到危險時它便釋放出這種黑色液體，誘騙攻擊者上當。潛艇設計者們仿效烏賊的這一功能讀者設計出了誘餌。誘醋似袖珍潛艇，可按潛艇的原航向航行，航速不變，也可模擬運輸振動臺噪音、螺旋節(jié)拍、聲信號和多普勒音調(diào)變化等。正是它這種惟妙惟肖的表演，令敵潛艇或攻擊中的真假難辯，Z終使?jié)撏У靡蕴用摗? 蜘蛛和裝甲 生物學家發(fā)現(xiàn)蜘蛛絲的強度相當于同等體積的鋼絲的5倍。受此啟發(fā)，英國劍橋一所技術(shù)公司試制成猶如蜘蛛絲一樣的高強度纖維。用這種纖維做成的復合材料可以用來做防彈衣、防彈車、坦克裝甲車等結(jié)構(gòu)材料。 長頸鹿和“抗荷服” 長頸鹿是目前世界上Z高的動物，其大腦和心臟的距離約3米，完全是靠高達160~260毫米汞柱的血壓把血液送到大腦的。按一般分析，當長頸鹿低頭飲水時，大腦的位置低于心臟，大量的血液會涌入大腦，使血壓更加，那么長頸鹿會在飲水時得腦充血或血管破烈等疾病而死。但是裹在長頸鹿身上的一層、厚皮緊緊箍住了血管，限制了血壓，飛機設計師和航空生物學家依照長頸鹿皮膚原理，設計出一種新穎的“抗荷服”，從而解決了超高速殲擊機駕駛員在突然加速爬升時因腦部缺血而引起的痛苦。這種“抗荷服”內(nèi)有一裝置，當飛機加速時可壓縮空氣，也能對血管產(chǎn)生相應的壓力，這比長頸鹿的厚皮更高明了。 鯨魚和潛艇的“鯨背效應” 當代核潛艇能長時間潛航于冰海之下，但若在冰下發(fā)射，則必須破冰上浮，這就碰到了力學上的難題。潛舴專家從鯨魚每隔10分鐘必須破冰呼吸一次中得到啟迪，在潛艇頂部突起的指揮臺圍殼和上層建筑方面，作了加強材料力度和外形仿鯨背處理，果然取得了破冰時的“鯨背效應”。 蝴蝶和衛(wèi)星控溫系統(tǒng) 遨游太空的人造衛(wèi)星，當受到陽光強烈輻射時，衛(wèi)星溫度會高達200攝氏度；而在陰影區(qū)域，衛(wèi)星溫度會下降至零下200攝氏度左右，這很容易烤壞或凍壞衛(wèi)星上的精密儀器儀表，它一度曾使航天科學家傷透了腦筋。后來，人們從蝴蝶身上受到啟迪。原來，蝴蝶身體表面生長著一層細小的鱗片，這些鱗片有調(diào)節(jié)體溫的作用。每當氣溫上升、陽光直射時，鱗片自動張開，以減少陽光的輻射角度，從而減少對陽光熱能的吸收；當外界氣溫下降時，鱗片自動閉合，緊貼體表，讓陽光直射鱗片，從而把體溫控制在正常范圍之內(nèi)。科學家經(jīng)過研究，為人造地球衛(wèi)星設計了一種猶如蝴蝶鱗片般的控溫系統(tǒng)。 仿生學舉15個例子： 1。由令人討厭的蒼蠅，仿制成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。已經(jīng)被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內(nèi)氣體的成分。 2。從螢火蟲到人工冷光； 3。電魚與伏特電池； 4。水母的順風耳，仿照水母耳朵的結(jié)構(gòu)和功能，設計了水母耳風暴預測儀，能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。 5。人們根據(jù)蛙眼的視覺原理，已研制成功一種電子蛙眼。這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣，準確無誤地識別出特定形狀的物體。把電子蛙眼裝入雷達系統(tǒng)后，雷達抗干擾能力大大提高。這種雷達系統(tǒng)能快速而準確地識別出特定形狀的飛機、艦船和等。特別是能夠區(qū)別真假，防止以假亂真。 電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上。在機場，它能監(jiān)視飛機的起飛與降落，若發(fā)現(xiàn)飛機將要發(fā)生碰撞，能及時發(fā)出警報。在交通要道，它能指揮車輛的行駛，防止車輛碰撞事故的發(fā)生。 6。根據(jù)蝙蝠超聲定位器的原理，人們還仿制了盲人用的“探路儀”。這種探路儀內(nèi)裝一個超聲波發(fā)射器，盲人帶著它可以發(fā)現(xiàn)電桿、臺階、橋上的人等。如今，有類似作用的“超聲眼鏡”也已制成。 7。模擬運輸振動臺藍藻的不完全光合器，將設計出仿生光解水的裝置，從而可獲得大量的氫氣。 8。根據(jù)對人體骨胳肌肉系統(tǒng)和生物電控制的研究，已仿制了人力增強器——步行機。 9?，F(xiàn)代起重機的掛鉤起源于許多動物的爪子。 10。屋頂瓦楞模仿動物的鱗甲。 11。船槳模仿的是魚的鰭。 12。鋸子學的是螳螂臂，或鋸齒草。 13。蒼耳屬植物獲取靈感發(fā)明了尼龍搭扣。 14。嗅覺靈敏的龍蝦為人們制造氣味探測儀提供了思路。 15。壁虎腳趾對制造能反復使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景。 16。貝用它的蛋白質(zhì)生成的膠體非常牢固，這樣一種膠體可應用在從外科手術(shù)的縫合到補船等一切事情上。

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