植物,動(dòng)物仿生學(xué)

1、植物，動(dòng)物的仿生學(xué)例子1、蒼蠅與小型氣體分析儀令人討厭的蒼蠅，與宏偉的航天事業(yè)似乎風(fēng)馬牛不相及，但仿生學(xué)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(yuǎn)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(dāng)嗅覺的呢？原來,蒼蠅的“鼻子” 嗅覺感受器分布在頭部的一對(duì)觸角上。每個(gè)“鼻子”只有一個(gè)“鼻孔”與外界相通，內(nèi)含上百個(gè)嗅覺神經(jīng)細(xì)胞。若有氣味進(jìn)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(tái)靈敏的氣體分析

2、儀。仿生學(xué)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(xì)的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經(jīng)上，將引導(dǎo)出 來的神經(jīng)電信號(hào)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(hào)，便能發(fā)出警報(bào)。這種 儀器已經(jīng)被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測(cè)艙內(nèi)氣體的成分。這種小型氣體分析儀，也可測(cè)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(jìn)計(jì)算機(jī)的輸 入裝置和有關(guān)氣體色層分析儀的結(jié)構(gòu)原理中。2、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

3、的形式浪費(fèi)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(xì)菌、真菌、蠕蟲、軟體動(dòng)物、甲殼動(dòng)物、昆蟲和魚類等而且這 些動(dòng)物發(fā)出的光都不產(chǎn)生熱，所以又被稱為“令光”。在眾多的發(fā)光動(dòng)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(qiáng)度也比較高。因此，生物光是一種人類理想的光。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，螢火蟲的發(fā)光器位于腹部。這個(gè)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

4、有幾千個(gè)發(fā)光細(xì)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(xì)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(shí)質(zhì)上是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能的過程。早在40年代，人們根據(jù)對(duì)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(xué)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(xué)方法人工合 成了熒光素。由熒光素、熒光酶、A TPE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(dāng)閃光燈。由于這種光沒有電源，不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷 等工作。現(xiàn)在，人們已能用摻和某些化學(xué)物質(zhì)的方法得到類似

5、生物光的冷光，作為安全照明用。3、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(lǐng)各不相同。放電能力最強(qiáng)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(dá)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(dá)880伏的電壓,稱得上電擊冠軍，據(jù)說它能擊斃像馬那樣的大動(dòng)物。電魚放電的奧秘究竟在哪里?經(jīng)過對(duì)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(xì)胞構(gòu)成的。由于電魚的種類不同，所以

6、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(gè)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(lǐng)，引起了人們極大的興趣。19世紀(jì)初，意大利物理學(xué)家伏特，以電魚發(fā)電器官為模型, 設(shè)計(jì)出世界上最早的伏打電池。因?yàn)檫@種電池是根據(jù)電魚的天然發(fā)電器設(shè)計(jì)的，所以把它叫做“人造 電器官。對(duì)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(dòng)力問題便能得到很好的解決。4、

7、水母的順風(fēng)耳“燕子低飛行將雨，蟬鳴雨中天放晴。”生物的行為與天氣的變化有一定關(guān)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(yù)示著風(fēng)暴即將來臨。水母,又叫海蜇，是一種古老的腔腸動(dòng)物，早在5億年前，它就漂浮在海洋里了。這種低等動(dòng)物有預(yù)測(cè)風(fēng)暴 的本能，每當(dāng)風(fēng)暴來臨前，它就游向大海避難去了。原來，在藍(lán)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(fēng)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(xué)家發(fā)現(xiàn)，水母的耳朵的共振腔里長(zhǎng)著一個(gè) 細(xì)柄，柄上有個(gè)小球,球內(nèi)有塊小小的聽石，當(dāng)風(fēng)暴前的次聲波沖擊水母耳中的聽石時(shí)，聽石就刺激球壁 上的神經(jīng)感受器，于是

8、水母就聽到了正在來臨的風(fēng)暴的隆隆聲。仿生學(xué)家仿照水母耳朵的結(jié)構(gòu)和功能，設(shè)計(jì)了水母耳風(fēng)暴預(yù)測(cè)儀，相當(dāng)精確地模擬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(dāng)接受到風(fēng)暴的次聲波時(shí)，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(fēng)暴前進(jìn)的方向;指示器上的讀數(shù)即可告知風(fēng)暴的強(qiáng)度。這種預(yù)測(cè)儀能提前15 小時(shí)對(duì)風(fēng)暴作出預(yù)報(bào)，對(duì)航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。5、蛙眼與電子蛙眼 大自然對(duì)于我們?nèi)祟愑兄S多的啟示.就在現(xiàn)代，偉大的科學(xué)家根據(jù)青蛙眼睛的構(gòu)造，經(jīng)過無數(shù)次的不 停努力試驗(yàn)，終于發(fā)明了電子蛙眼.青蛙那兩顆閃閃發(fā)光的大眼睛為什么會(huì)在夜里也能看清那些極小的害蟲呢？有人認(rèn)為，因?yàn)榍嗤艿难?/p>

9、 睛特別大，能看清很多事物,所以青蛙能在夜里捕捉那些極小的害蟲.其實(shí)，青蛙的眼睛與我們?nèi)祟惖难劬Y(jié)構(gòu)一點(diǎn)都不一樣，青蛙的眼睛 特別特殊，它的兩眼都有一個(gè)非常復(fù)雜的構(gòu)造，它的里面有四種神經(jīng)細(xì)胞，它們的 形狀,大小和樹狀突分枝各不相同，每種細(xì)胞接受范圍的大小和傳導(dǎo)信號(hào)的速度也不同.科學(xué)家就根據(jù)青蛙特殊的眼睛造出電子蛙眼，電子蛙眼非常實(shí)用，它可以隨時(shí)監(jiān)視任何一架不同的飛機(jī) 的起飛或者下降，還可以跟蹤人造衛(wèi)星,可以在任何時(shí)候都能監(jiān)視人造衛(wèi)星有沒有出問題，把電子蛙眼 裝入雷達(dá)系統(tǒng)后，雷達(dá)系統(tǒng)大大提高了抗干擾能力，這種雷達(dá)系統(tǒng)能準(zhǔn)確地識(shí)別出特定形狀的飛機(jī)，導(dǎo) 彈等.都是因?yàn)橛辛饲嗤艿膯⑹?，我們?nèi)祟惒艜?huì)造出

10、這么好用的電子蛙眼.6、蝴蝶和衛(wèi)星控溫系統(tǒng)。遨游太空的人造衛(wèi)星，當(dāng)受到陽光強(qiáng)烈輻射時(shí)，衛(wèi)星溫度會(huì)高達(dá)200攝氏度； 而在陰影區(qū)域，衛(wèi)星溫度會(huì)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(xué)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(zhǎng)著一層 細(xì)小的鱗片，這些鱗片有調(diào)節(jié)體溫的作用。每當(dāng)氣溫上升、陽光直射時(shí)鱗片自動(dòng)張開，以減少陽光的輻 射角度，從而減少對(duì)陽光熱能的吸收;當(dāng)外界氣溫下降時(shí)，鱗片自動(dòng)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(xué)家們受蝴蝶身上的鱗片會(huì)隨陽光的照射方向自動(dòng)變換角度而調(diào)節(jié)體 溫的啟發(fā)，將人造衛(wèi)

11、星的控溫系統(tǒng)制成了葉片正反兩面輻射、散熱潛力相差很大的百葉窗樣式，在每扇 窗的轉(zhuǎn)動(dòng)位置安裝有對(duì)溫度敏感的金屬絲，隨溫度變化可調(diào)節(jié)窗的開合，從而持續(xù)了人造衛(wèi)星內(nèi)部溫度 的恒定，解決了航天事業(yè)中的一大難題?？茖W(xué)家經(jīng)過研究，為人造地球衛(wèi)星設(shè)計(jì)了一種猶如蝴蝶鱗片般的控溫系統(tǒng).7、長(zhǎng)頸鹿和“抗荷服”。飛行演習(xí)中,只見高速殲擊機(jī)快速的拉升，降低,看得人膽戰(zhàn)心驚，人們都知道，飛行員在飛機(jī)突然加速時(shí) 會(huì)因腦部缺血而產(chǎn)生痛苦，甚至血管爆裂，那么飛行員有什么好方法去解決這個(gè)問題呢？原來是人從長(zhǎng) 頸鹿的身上得到了啟示。長(zhǎng)頸鹿是世界上目前最高的動(dòng)物，其大腦和心臟的距離為3米，完全是靠高160-260毫米貢柱的血液 把

12、血液送到大腦的，按一般分析，當(dāng)長(zhǎng)頸鹿低頭喝水時(shí)，大腦的位置低于心臟，大量血液會(huì)涌到大腦， 使血壓更加增高。那么長(zhǎng)頸鹿會(huì)在飲水時(shí)因?yàn)槟X充血或血管破裂等疾病而死亡，但裹在長(zhǎng)頸鹿身上的 一層厚皮緊緊箍住了血管，限制了血壓。飛機(jī)設(shè)計(jì)師和航空生物學(xué)家依照長(zhǎng)頸鹿皮膚原理，設(shè)計(jì)出一種新穎的“抗荷服”，從而解決了超高速 殲擊駕駛員在突然加速爬升時(shí)應(yīng)腦部缺血而引起的痛苦。這“抗荷服”內(nèi)有一裝置，當(dāng)飛機(jī)加速時(shí)可 壓縮空氣，也能對(duì)血管產(chǎn)生相應(yīng)的壓力，這比長(zhǎng)頸鹿的厚皮更高明了。大自然真是人類的好老師啊！人們研究生物，從生物身上得到啟示，有所發(fā)明，有所創(chuàng)造，為我們的 生活提供更多的便利。8、魚鰾與潛水艇為了探索海洋中的

13、奧秘，科學(xué)家一直在不斷研究，希望設(shè)計(jì)制造出一種既能在水中航行,又能潛入深海 的潛水工具。1680年，意大利發(fā)明家博列里通過對(duì)魚類的觀察，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)魚能依靠瞟的縮小或膨脹來 調(diào)節(jié)身體的比重.從而在水中下沉或上浮。當(dāng)魚要浮起來時(shí)，它便放松肌肉，使瞟變大，瞟內(nèi)充滿了空氣， 魚所受到的浮力就大，魚也就能浮起來;如果收縮肌肉,瞟變小了,浮力減小，魚就下沉;瞟內(nèi)一定量的氣體 還能使魚體比重與水環(huán)境的比重相等，這樣魚就會(huì)停留在原地，既不上升也不下降。根據(jù)魚瞟的工作原 理，博列里制造了一艘潛水艇。現(xiàn)代潛水艇的外殼與內(nèi)殼之間有專門的水艙,稱為壓載水艙，這是潛水艇 的沉浮裝置。近年來，潛水艇發(fā)展很快，下潛深度大大

14、增加，速度大大提高。科學(xué)家根據(jù)鯊魚制成了潛水艇在魚的身體內(nèi)部有一個(gè)器官叫做魚鰾，也就是我們平時(shí)所說的水泡當(dāng)魚 鰾鼓起來時(shí),浮力增加魚就能浮到水面。當(dāng)魚鰾癟下來時(shí),浮力減少，魚就能沉在水底。當(dāng)魚鰾里有一部 分空氣時(shí)，它就能停留在水的中間。有一位科學(xué)家從魚的上浮、下沉受到了啟發(fā)，經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn)、研 究，發(fā)明了一種能在水中上浮和下沉的船，叫作潛水艇潛水艇下潛上升主要靠改變潛水艇內(nèi)部的重量，在水中的話考慮的是水的浮力，而這和潛水艇的體積有 關(guān)，這個(gè)方面是固定的,浮力也是一定的。內(nèi)部的空氣體積變化不會(huì)影響質(zhì)量，就影響不到潛水艇。約壓 縮，進(jìn)入的水越多，整體受到的重力越大，下潛的越快。9、貓眼與夜視儀在漆黑的夜里，聽見“砰砰”兩聲槍響，原來是一位解放軍戰(zhàn)士在黑夜里練習(xí)射擊。在漆黑的夜 里，他居然能百發(fā)百中，這是為什么呢？原來是人們從貓的眼睛上得到了啟示。我們以前看過貓?jiān)谝估镒嚼鲜螅看味寄馨侔l(fā)百中。貓是不是能在夜里看清所有東西呢？科學(xué) 家研究了貓的眼睛。發(fā)現(xiàn)貓眼的視網(wǎng)膜上具有圓錐細(xì)胞和圓柱細(xì)胞，圓錐細(xì)胞能感受白