1樓:匿名使用者
令人討厭的蒼蠅,與巨集偉的航天事業似乎風馬牛不相及,但仿生學卻把它們緊密地聯絡起來了。
蒼蠅是聲名狼藉的「逐臭之夫」,凡是腥臭汙穢的地方,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。但是蒼蠅並沒有「鼻子」,它靠什麼來充當嗅覺的呢?
原來,蒼蠅的「鼻子」——嗅覺感受器分佈在頭部的一對觸角上。
每個「鼻子」只有一個「鼻孔」與外界相通,內含上百個嗅覺神經細胞。若有氣味進入「鼻孔」,這些神經立即把氣味刺激轉變成神經電脈衝,送往大腦。大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈衝的不同,就可區別出不同氣味的物質。
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,根據蒼蠅嗅覺器的結構和功能,仿製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。就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上,將引匯出來的神經電訊號經電子線路放大後,送給分析器;分析器一經發現氣味物質的訊號,便能發出警報。
這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙裡,用來檢測艙內氣體的成分。
這種小型氣體分析儀,也可測量潛水艇和礦井裡的有害氣體。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構原理中。
從螢火蟲到人工冷光
自從人類發明了電燈,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變成可見光,其餘大部分都以熱能的形式浪費掉了,而且電燈的熱射線有害於人眼。那麼,有沒有隻發光不發熱的光源呢?
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,而且這些動物發出的光都不產生熱,所以又被稱為「冷光」。
在眾多的發光動物中,螢火蟲是其中的一類。螢火蟲約有1 500種,它們發出的冷光的顏色有黃綠色、橙色,光的亮度也各不相同。螢火蟲發出冷光不僅具有很高的發光效率,而且發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。
科學家研究發現,螢火蟲的發光器位於腹部。這個發光器由發光層、透明層和反射層三部分組成。發光層擁有幾千個發光細胞,它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質。
在熒光酶的作用下,熒光素在細胞內水分的參與下,與氧化合便發出熒光。螢火蟲的發光,實質上是把化學能轉變成光能的過程。
早在40年代,人們根據對螢火蟲的研究,創造了日光燈,使人類的照明光源發生了很大變化。近年來,科學家先是從螢火蟲的發光器中分離出了純熒光素,後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**性瓦斯的礦井中當閃光燈。
由於這種光沒有電源,不會產生磁場,因而可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作。
現在,人們已能用摻和某些化學物質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生電,僅僅是魚類就有500餘種 。人們將這些能放電的魚,統稱為「電魚」。
各種電魚放電的本領各不相同。放電能力最強的是電鰩、電鯰和電鰻。中等大小的電鰩能產生70伏左右的電壓,而非洲電鰩能產生的電壓高達220伏;非洲電鯰能產生350伏的電壓;電鰻能產生500伏的電壓,有一種南美洲電鰻竟能產生高達880伏的電壓,稱得上電擊冠軍,據說它能擊斃像馬那樣的大動物。
電魚放電的奧祕究竟在**?經過對電魚的解剖研究, 終於發現在電魚體內有一種奇特的發電器官。這些發電器是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細胞構成的。
由於電魚的種類不同,所以發電器的形狀、位置、電板數都不一樣。電鰻的發電器呈稜形,位於尾部脊椎兩側的肌肉中;電鰩的發電器形似扁平的腎臟,排列在身體中線兩側,共有200萬塊電板;電鯰的發電器起源於某種腺體,位於**與肌肉之間,約有500萬塊電板。單個電板產生的電壓很微弱,但由於電板很多,產生的電壓就很大了。
電魚這種非凡的本領,引起了人們極大的興趣。19世紀初,義大利物理學家伏特,以電魚發電器官為模型,設計出世界上最早的伏打電池。因為這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,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電器官,那麼,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。」生物的行為與天氣的變化有一定關係。沿海漁民都知道,生活在沿岸的魚和水母成批地遊向大海,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,它就漂浮在海洋裡了。這種低等動物有**風暴的本能,每當風暴來臨前,它就遊向大海避難去了。
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。仿生學家發現,水母的耳朵的共振腔里長著一個細柄,柄上有個小球,球內有塊小小的聽石,當風暴前的次聲波衝擊水母耳中的聽石時,聽石就刺激球壁上的神經感受器,於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構和功能,設計了水母耳風暴**儀,相當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,當接受到風暴的次聲波時,可令旋轉360°的喇叭自行停止旋轉,它所指的方向,就是風暴前進的方向;指示器上的讀數即可告知風暴的強度。這種**儀能提前15小時對風暴作出預報,對航海和漁業的安全都有重要意義。
-- 結構構件
對於構件,在截面面積相同的情況下,把材料儘可能放到遠離中和軸的位置上,是有效的截面形狀。有趣的是,在自然界許多動植物的組織中也體現了這個結論。例如:
「疾風知勁草」,許多能承受狂風的植物的莖部是維管狀結構,其截面是空心的。支援人承重和運動的骨骼,其截面上密實的骨質分佈在四周,而柔軟的骨髓充滿內腔。在建築結構中常被採用的空心樓板、箱形大梁、工形截面鈑樑以及折板結構、空間薄壁結構等都是根據這條結論得來的。
-- 斑馬
斑馬生活在非洲大陸,外形與一般的馬沒有什麼兩樣,它們身上的條紋是為適應生存環境而衍化出來的保護色。在所有斑馬中,細斑馬長得最大最美。它的肩高140-160釐米,耳朵又圓又大,條紋細密且多。
斑馬常與草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鴕鳥等共外,以抵禦天敵。人類將斑馬條紋應用到軍事上是一個是很成功仿生學例子。。
補充( 最新發展):
仿生學與遺傳學的整合是系統生物工程(systems bio-engineering)的理念,也就是發展遺傳工程的仿生學。人工基因重組、轉基因技術是自然重組、基因轉移的模仿,還天然藥物分子、生物高分子的人工合成是分子水平的仿生,人工神經元、神經網路、細胞自動機是細胞系統水平的仿生,跟隨單基因遺傳學、單基因轉移發展到多基因系統調控研究的系統遺傳學(system ge***ics)、多基因轉基因的合成生物學(synthetic biology),以及奈米生物技術(nano-biotechnology)、生物計算(bio - ***putation、dna計算機技術的系統生物工程發展,仿生學已經全面發展到一個從分子、細胞到器官的人工生物系統(artificial biosystem)開發的時代。
2樓:人形糖心
抹香鯨使人類在製造潛水艇沉浮系統得到了啟示。從蝙蝠身上學到了超聲波探測
人類從哪些動物受到啟發,發明了什麼
3樓:困難解決局
動物在億萬年的漫長進化過程中,逐步形成了各種奇異的構造,特殊的功能和有趣的習性。科學家通過長期的觀察和研究,從動物身上得到許許多多極其寶貴的啟示。
4樓:陽光點的燦爛點
1、維可勞(也叫魔術貼或者尼龍搭扣)
瑞士工程師ge***e de mestral在自己的褲子和寵物狗身上發現了牛蒡的毛刺。他發現這種種子上帶的小勾讓它能夠掛到其它動物身上。這種掛扣的問世耗費了ge***e de mestra超過十年的實驗來將其完美複製下來。
2、聲納
2023年泰坦尼克號的沉沒促使研究人員試圖研發出一次能夠探測海中物體的技術。2023年,法國物理學家paul langevin發明了一種使用聲波和回聲定位水下物體的系統,也就是今天我們所說的聲納技術。雖然對於人類來說是一種新技術,但是一些動物卻一直使用這種技術進行導航、捕食和搜尋,比如說蝙蝠和海豚。
3、吸盤
吸盤藉助了真空和壓力的原理緊緊吸附在平面上,它們能夠將物體粘到牆上甚至是高建築物上。最早記載的人造吸盤出現在19世紀60年代,而章魚的吸盤事實上更加先進,每個吸盤的邊緣都有同心紋,這就使它們即使在水下也能夠吸住不平整的表面。
4、新幹線火車
新幹線火車最初設計時模擬的是子彈頭,而且獲得了成功。但這種設計卻存在一個問題,當它們離開隧道時會發出巨大的噪音。新幹線火車設計公司的工程師eji nakatsu將翠鳥的嘴形應用於火車設計,不僅解決了噪音問題而且增加了能效,提高了最快速度。
5、膠帶
透明膠帶是richard gurley drew在2023年發明的。他是3m公司的一位實驗室技術員,他在將砂紙樣本送到當地的汽車店中,聽到店員經常抱怨在給汽車噴漆時會留下膠帶痕跡。在後來的兩年時間裡,他嘗試了各種各樣的粘合劑試圖找到揭除膠帶後不會留下痕跡的方法,最終導致了透明膠帶的問世。
自然界中的壁虎能夠攀爬表面全部依靠的是腳趾底部的細微剛毛。
5樓:帥氣的小宇宙
(1)受蝙蝠的啟示發明了雷達
蝙蝠會釋放出一種超聲波,這種聲波遇見物體時就會**回來,而人類聽不見。雷達就是根據蝙蝠的這種特性發明出來的。在各種地方都會用到雷達,例如:飛機、航空等。
(2)受蒼蠅的啟示發明了振動陀螺儀
蒼蠅的楫翅(又叫平衡棒)是「天然導航儀」,人們模仿它製成了「振動陀螺儀」。這種儀器已經應用在火箭和高速飛機上,實現了自動駕駛。
(3)受電魚的啟示發明了伏特電池
電魚體內有一種奇特的發電器官。這些發電器官是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細胞構成的。根據電魚的天然發電器設計的,所以把它叫做「人造電器官」。
(4)受白蟻的啟示發明了幹膠炮彈
白蟻不僅使用膠粘劑建築它們的土堆,還可以通過頭部的小管向敵人噴射膠粘劑。於是人們按照同樣的原理製造了工作的**——幹膠炮彈。
(5)受長頸鹿的啟示發明了抗荷服
在宇宙飛船升空時,科學家根據長頸鹿利用緊繃的**可控制血管壓力的原理,研製了飛行服——「抗荷服」。
愛迪生髮明的電燈給人類帶來的好處有哪些
便利的光線 方便學習,大幅度提高 人們的普遍認知水平提高的便利程度,並且在 很多蠟燭和油燈不適合使用的場所發揮作用不需要燃燒氧。所以可以照明密閉空間,最後就是在某些程度上推動了工業發展。試驗了7000多次,亮了片刻就被燒斷.用白金絲作燈絲,效果也不理想愛迪生這位偉大的發明家的一生中,發明了許多東西,...
貧困給人類社會帶來了哪些危害?
貧困給人類社會帶來的危害就是舒適,降低教育沒有到位,然後容易影響生命和財產安全,造成社會不穩定,動盪不安。貧困讓一些人鋌而走險,走上了歪路,比如有人因為貧窮就去偷矇拐騙,這給社會治安造成了不良影響。戰爭,災亂,瘟疫,疾病,不可控因素。如各種犯罪。貧困給人類帶來了當然是飢寒交迫了。再加上貧困容易滋生不...
蒸汽機的出現給人類的生活帶來了哪些變化
蒸汽機改變了人類歷史,蒸汽機帶動了英國交通革命,交通革命主要有三個方面,運河 公路 鐵路。在18世紀90年代修成了英國大連線運河,所謂大連線運河,就是把西海岸和東海岸連通了。大連線運河的修成意味著英國將所有的運河都連到一起,運輸比以前方便多了。蒸汽機的動力解決了紡紗中的質量問題。有了蒸汽機之後,生產...