動植物給人類的啟示

時間 2021-05-07 20:00:10

1樓:揚禎

蒼蠅與宇宙飛船

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,根據蒼蠅嗅覺器官的結構和功能,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。

2樓:匿名使用者

烏賊與側壁氣墊船烏賊是一種快速海洋動物,素有海上火箭之稱,它最大時速可達一百五十公里,這主要靠它那簡單的結構和那安全可靠的高速噴水推進器。 人們模仿它製作成有噴水推進器的側壁氣墊船,每秒可達四十米,能在不足一米深的淺水中飛速航行。

蝴蝶與衛星控溫系統遨遊太空的人造地球衛星,當受到陽光的強烈輻射時,很容易「烤」或「凍」壞衛星上的各種精密儀器、儀表。在蝴蝶的身體表面生長著一層細小的鱗片,這些鱗片有調節體溫的作用。拜蝴蝶為師,科學家為人造衛星設計了一種猶如蝴蝶鱗片的控溫系統。

蝙蝠與盲人眼鏡蝙蝠在黑暗中能判斷障礙物的距離,是因為它能發射一種超聲波,並且身上又有接受這種超聲波的「雷達裝置」,由此來準確辨別障礙物及其位置。科學家們據此研製出了超聲波眼鏡,給盲人帶來福音。

螢火蟲與閃光燈螢火蟲把化學能轉變成光能的效率,幾乎達到百分之一百,而普通電燈的效率只有百分之六左右。螢火蟲的螢光發出的熱,則只有一攝氏度的四十萬分之一。隨著對螢火蟲發光的深入研究,人們利用光源製作了應用於礦井的閃光燈和水下照明燈。

海鱟與電視攝像機海鱟的背殼上長著兩雙眼睛,兩側還長著一千雙複眼。當它發現魚的黑影時,能用突出邊框的辦法增大目標的清晰度,從而獲得魚體的輪廓。 人們模仿鱟眼的原理,研製成了電視攝像機。

大烏龜背小烏龜:轉動炮塔的坦克。

鳥在天空飛翔:製造了各種飛行器。

蜜蜂造巢窩:各種正六邊形的蜂巢結構板材。

每隻蜻蜓的翅膀末端,都有一塊比周圍略重一些的厚斑點,這就是防止翅膀顫抖的關鍵。飛機設計師研究蒼蠅、蚊子、蜜蜂等的飛行方法,造出了許多具有各種優良效能的新式飛機。

鯨:外形是一種極為理想的「流線體」,而「流線體」在水中受到的阻力是最小的。後來工程師模仿(fǎng)鯨的形體,改進了船體的設計,大大提高了輪船舴的速度。

蛋殼:能夠把受到的壓力均勻(yún)地分散到蛋殼的各個部分。建築師根據這種「薄殼結構」的特點,設計出許多既輕便又省料的建築物。

袋鼠:會跳躍的越野汽車,

貝殼:外殼堅固的坦克……

魚兒在水中游蕩:學會了游泳,發明潛艇。

連體鯊魚裝:第一代鯊魚裝模仿了鯊魚的**,在泳衣上設計了一些粗糙的齒狀突起,以有效地引導水流,並收緊身體,避免**和肌肉的顫動。第二代鯊魚裝又增加了一些新的亮點,加入了一種叫做「彈性**」的材料,可使人在水中受到的阻力減少4%。

此外,還增加了兩個附件,附在前臂上由鈦矽樹脂做成的緩衝器能使運動員遊起來更加輕鬆;附在胸前和肩後的振動控制系統能幫助引導水流。

讓盲者見到光明:在植入了微小的仿生視網膜之後,3位失明患者不僅看到了明滅或者移動的光點,甚至還成功地用眼睛區別出杯子和盤子。

人工合成蛛絲:蛛絲含有一種纖維蛋白,這種蛋白質和存在於毛髮和羊角中的角質蛋白相似。這種蛋白分泌出來後開始變得堅韌。通過精細的平衡水的含量,蜘蛛和蠶可以防止纖維蛋白過快固化。

運動方向識別的神經元功能模擬裝置

自動報靶機

平板型複眼透鏡

側抑制微光電視

蜻蜓-飛機;

順風耳-**;

青蛙—快速掃描系統

蒼蠅-氣味探測器

螳螂—鐮刀

蒼蠅與宇宙飛船

蒼蠅嗅覺器:小型氣體分析儀。

從螢火蟲到人工冷光 。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。

電魚與伏特電池。經過對電魚的解剖研究,發現在電魚體內有一種奇特的發電器官。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。

水母耳朵:水母耳風暴**儀,相當精確地模擬了水母感受次聲波的器官。

自然中有什麼動植物給人類一些啟示

3樓:僕僕風塵

通過蝙蝠發明了雷達

通過鯨魚流線型發明了潛水艇

通過蜻蜓發明了***

通過蜻蜓複眼發明了多相片照相機

通過鳥發明了飛機

人類模仿警犬高靈敏嗅覺製成了用於偵緝"電子警犬"

人類通過蝴蝶發明迷彩服

科學家根據野豬鼻子測毒奇特本領製成了世界上第批防毒面具

擴充套件資料

仿生學是一門既古老又年輕的學科。

人們研究生物體的結構與功能工作的原理,並根據這些原理髮明出新的裝置、工具和科技,創造出適用於生產,學習和生活的先進技術。

仿生學一詞是2023年由美國斯蒂爾根據拉丁文「bios(生命方式的意思)」和字尾「nlc(『具有……的性質』的意思)」構成的。這個詞語大約從2023年才開始使用。某些生物具有的功能迄今比任何人工製造的機械都優越得多,仿生學就是要在工程上實現並有效地應用生物功能的一門學科。

例如關於資訊接受(感覺功能)、資訊傳遞(神經功能)、自動控制系統等,這種生物體的結構與功能在機械設計方面給了很大啟發。可舉出的仿生學例子,如將海豚的體形或**結構(游泳時能使身體表面不產生紊流)應用到潛艇設計原理上。

又比如,蒼蠅是細菌的傳播者,一般歸類為害蟲,可是蒼蠅的楫翅是天然導航儀。而且,它的眼睛是一種「複眼」,由3000多隻小眼組成,人們模仿它製成了「蠅眼透鏡」。「蠅眼透鏡」是一種新型光學元件,它的用途很多。

「蠅眼透鏡」是用幾百或者幾千塊小透鏡整齊排列組合而成的,用它作鏡頭可以製成「蠅眼照相機」,一次就能照出千百張相同的相片。這種照相機已經用於印刷製版和大量複製電子計算機的微小電路,大大提高了工效和質量。

仿生學也被認為是與控制論有密切關係的一門學科,而控制論主要是將生命現象和機械原理加以比較,進行研究和解釋的一門學科。

4樓:9小王子非魚

自然中動植物給人類一些啟示:蒼蠅與宇宙飛船 、螢火蟲到人工冷光 、電魚與伏特電池 、蝙蝠的超聲波發明雷達 、魯班被草割傷發明鋦子。

1、蒼蠅與宇宙飛船。

蒼蠅的嗅覺感受器分佈在頭部的一對觸角上。 內含上百個嗅覺神經細胞。有氣味進入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。蒼蠅的觸角像是一臺靈敏的氣體分析儀。

仿生學家根據蒼蠅嗅覺器的結構和功能,仿製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。

2、從螢火蟲到人工冷光。

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」。

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。

3、電魚與伏特電池。

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。

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。

4、雷達是根據蝙蝠的聲波原理髮明的。

雷達波碰到物體,反射回來以後,測出和目標的距離,這是雷達基本的原理。這和蝙蝠發出超聲波,接收回波,來確定、捕捉目標所在的位置的原理完全一樣。

5、魯班被草割傷發明鋦子。

魯班到一座高山上去尋找木料,突然腳下一滑,他急忙伸手抓住路旁的一叢茅草。手被茅草滑破了,滲出血來。

「怎麼這不起眼的茅草這麼鋒利呢?」他忘記了傷口的疼痛,扯起一把茅草細細端詳,發現小草葉子邊緣長著許多鋒利的小齒。他用這些密密的小齒在手背上輕輕一劃,居然割開了一道口子。

他想:要是我也用帶有許多小鋸齒的工具來鋸樹木,不就可以很快地把木頭鋸開了嗎?那肯定比用斧頭砍要省力多了。

於是,魯班請鐵匠師傅打製了幾十根邊緣上帶有鋒利的小鋸齒的鐵片,拿到山上去做實驗。果然,很快就把樹木鋸斷了。

魯班給這種新發明的工具起了一個名字,叫做「鋸」。

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