人类的生物“老师”

【专家解说】：蝴蝶 五彩蝴蝶颜色粲重月纹凤蝶、褐脉金斑蝶等尤其萤光翼凤蝶其翊阳光下时而金黄时而翠绿有时还由紫变蓝科学家通过对蝴蝶色彩研究军事防御带来了极大稗益二战期间德军包围了列宁格勒企图用轰炸机摧毁其军事目标和其防御设施苏联昆虫学家施万维奇根据当时人们对伪装缺乏认识情况提出利用蝴蝶色彩花丛易被发现道理军事设施上覆盖蝴蝶花纹般伪装因此尽管德军费尽心机列宁格勒军事基地仍无恙赢得胜利奠定了坚实基础根据同样原理来人们还生产出了迷彩服大大减少了战斗伤亡 人造卫星太空由于位置断变化引起温度骤变化有时温差高达两、三百度严重影响许多仪器正常工作科学家们受蝴蝶身上鳞片会随阳光照射方向自动变换角度而调节体温启发人造卫星控温系统制成了叶片反两面辐射、散热能力相差大百叶窗样式每扇窗转动位置安装有对温度敏感金属丝随温度变化调节窗开合从而保持了人造卫星内部温度恒定解决了航天事业大难题 甲虫 甲虫自卫时喷射出具有恶臭高温液体炮弹迷惑、刺激和惊吓敌害科学家其解剖发现甲虫体内有3小室分别储有二元酚溶液、双氧水和生物酶二元酚和双氧水流第三小室与生物酶混合发生化学反应瞬间成100℃毒液并迅速射出种原理目前已应用于军事技术二战期间德国纳粹了战争需要据此机理制造出了种功率极大且性能安全靠新型发动机安装飞航式导弹上使之飞行速度加快安全稳定命率提高英国伦敦受其轰炸时损失惨重美国军事专家受甲虫喷射原理启发研制出了先进二元化武器种武器两种或多种能产生毒剂化学物质分装两隔开容器炮弹发射隔膜破裂两种毒剂间体弹体飞行8-10秒内混合并发生反应达目标瞬间生成致命毒剂杀伤敌人们易于生产、储存、运输安全且易失效萤火虫化学能直接转变成光能且转化效率达100%而普通电灯发光效率只有6%人们模仿萤火虫发光原理制成冷光源发光效率提高十几倍大大节约了能量另外根据甲虫视动反应机制研制成功空对地速度计已成功地应用于航空事业 蜻蜓 蜻蜓通过翅膀振动产生同于周围大气局部稳定气流并利用气流产生涡流来使自己上升蜻蜓能小推力下翱翔向前飞行还能向和左右两侧飞行其向前飞行速度达72公里/小时此外蜻蜓飞行行简单仅靠两对翅膀停地拍打科学家据此结构基础研制成功了直升飞机飞机高速飞行时常会引起剧烈振动甚至有时会折断机翼而引起飞机失事蜻蜓依靠加重翅膀高速飞行时安无恙于人们效仿蜻蜓飞机两翼加上了平衡重锤解决了因高速飞行而引起振动令人棘手问题 了研究滑翔飞行和碰撞空气动力学及其飞行效率四叶驱动用远程水平仪控制机动机翼(翅膀)模型被研制并第次风洞内测试了各项飞行参数 第二模型试图安装更快频率飞行翅膀达每秒18次震动速度有特色模型采用了变调节前两对机翼之间相差装置 研究心和长远目标要研究使用翅膀驱动飞机表现及与传统螺旋推动器驱动飞机效率比较等等 苍蝇 家蝇特别之处于快速飞行技术使得难被人类抓住即使面也难接近设想了每种情况非常小心并能快速移动做呢 昆虫学家研究发现苍蝇翅退化成对平衡棒当飞行时平衡棒定频率进行机械振动调节翅膀运动方向保持苍蝇身体平衡导航仪科学家据此原理研制成代新型导航仪--振动陀螺仪大改进了飞机飞行性能使飞机自动停止危险滚翻飞行机体强烈倾斜时还能自动恢复平衡即使飞机复杂急转弯时也万无失苍蝇复眼包含4000独立成像单眼能看清几乎360度范围内物体蝇眼启示下人们制成了由1329块小透镜组成次拍1329张高分辨率照片蝇眼照像机军事、医学、航空、航天上被广泛应用苍蝇嗅觉特别灵敏并能对数十种气味进行快速分析且立即作出反应科学家根据苍蝇嗅觉器官结构把各种化学反应转变成电脉冲方式制成了十分灵敏小型气体分析仪目前已广泛应用于宇宙飞船、潜艇和矿井等场所来检测气体成分使科研、生产安全系数更准确、靠 蜂类 蜂巢由排列整齐六棱柱形小蜂房组成每小蜂房底部由3相同菱形组成些结构与近代数学家精确计算出来--菱形钝角109○28’锐角70○32’完全相同节省材料结构且容量大、极坚固令许多专家赞叹止人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板强度大、重量轻、易传导声和热建筑及制造航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等理想材料蜜蜂复眼每单眼相邻地排列着对偏振光方向十分敏感偏振片利用太阳准确定位科学家据此原理研制成功了偏振光导航仪被广泛用于航海事业 其 跳马蚤跳跃本领十分高强航空专家对此进行大研究英国飞机制造公司从其垂直起跳方式受启发成功制造出了种几乎能垂直起落鹞式飞机现代电视技术根据昆虫单复眼构造特点造出了大屏幕彩电又台台小彩电荧光屏组成大画面且同屏幕上任意位置框出某几特定小画面既播映相同画面又播映同画面科学家根据昆虫复眼结构特点研制成功多孔径光学系统装置更易于搜索目标已国外些重要武器系统应用根据某些水生昆虫组成复眼单眼之间相互抑制原理制成侧抑制电子模型用于各类摄影系统拍出照片增强图像边缘反差和突出轮廓还用来提高雷达显示灵敏度也用于文字和图片识别系统预处理工作美国利用昆虫复眼加工信息及定向导航原理研制了具有大实用价值仿昆虫复眼末制导导引头工程模型日本利用昆虫形态及特性开发研制了六足机器人等工学机器和建筑物新构造方式 昆虫亿万年进化过程随着环境变迁而逐渐进化都同程度地发展着各自生存本领随着社会发展人们对昆虫各种生命活动掌握得越来越多越来越意识昆虫对人类重要性再加上信息技术特别计算机新代生物电子技术昆虫学上应用模拟昆虫感应能力而研制检测物质种类和浓度生物传感器参照昆虫神经结构开发能够模仿大脑活动计算机等等系列生物技术工程会由科学家设想变现实并进入各领域昆虫会人类做出更大贡献苍蝇与宇宙飞船 令人讨厌苍蝇与宏伟航天事业似乎风马牛相及仿生学却把们紧密地联系起来了 苍蝇声名狼藉逐臭之夫凡腥臭污秽地方都有们踪迹苍蝇嗅觉特别灵敏远几千米外气味也能嗅苍蝇并没有鼻子靠来充当嗅觉呢? 原来苍蝇鼻子--嗅觉感受器分布头部对触角上 每鼻子只有鼻孔与外界相通内含上百嗅觉神经细胞若有气味进入鼻孔些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲送往大脑大脑根据同气味物质所产生神经电脉冲同区别出同气味物质因此苍蝇触角像台灵敏气体分析仪 仿生学家由此得启发根据苍蝇嗅觉器结构和功能仿制成功种十分奇特小型气体分析仪种仪器探头金属而活苍蝇把非常纤细微电极插苍蝇嗅觉神经上引导出来神经电信号经电子线路放大送给分析器;分析器经发现气味物质信号便能发出警报种仪器已经被安装宇宙飞船座舱里用来检测舱内气体成分 种小型气体分析仪也测量潜水艇和矿井里有害气体利用种原理还用来改进计算机输入装置和有关气体色层分析仪结构原理 从萤火虫人工冷光 自从人类发明了电灯生活变得方便、丰富多了电灯只能电能少部分转变成见光其余大部分都热能形式浪费掉了而且电灯热射线有害于人眼有没有只发光发热光源呢? 人类又把目光投向了大自 自界有许多生物都能发光细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等而且些动物发出光都产生热所又被称冷光 众多发光动物萤火虫其类萤火虫约有1 500种,们发出冷光颜色有黄绿色、橙色光亮度也各相同萤火虫发出冷光仅具有高发光效率而且发出冷光般都柔和适合人类眼睛光强度也比较高因此生物光种人类理想光 科学家研究发现萤火虫发光器位于腹部发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成发光层拥有几千发光细胞们都含有荧光素和荧光酶两种物质荧光酶作用下荧光素细胞内水分参与下与氧化合便发出荧光萤火虫发光实质上把化学能转变成光能过程 早40年代人们根据对萤火虫研究创造了日光灯使人类照明光源发生了大变化近年来科学家先从萤火虫发光器分离出了纯荧光素来又分离出了荧光酶接着又用化学方法人工合成了荧光素由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成生物光源,充满爆炸性瓦斯矿井当闪光灯由于种光没有电源会产生磁场因而生物光源照明下做清除磁性水雷等工作 现人们已能用掺和某些化学物质方法得类似生物光冷光作安全照明用 电鱼与伏特电池 自界有许多生物都能产生电仅仅鱼类有500余种 人们些能放电鱼统称电鱼 各种电鱼放电本领各相同放电能力强电鳐、电鲶和电鳗等大小电鳐能产生70伏左右电压,而非洲电鳐能产生电压高达220伏;非洲电鲶能产生350伏电压;电鳗能产生500伏电压有种南美洲电鳗竟能产生高达880伏电压称得上电击冠军,据说能击毙像马样大动物 电鱼放电奥秘究竟哪里?经过对电鱼解剖研究 终于发现电鱼体内有种奇特发电器官些发电器由许多叫电板或电盘半透明盘形细胞构成由于电鱼种类同所发电器形状、位置、电板数都样电鳗发电器呈棱形位于尾部脊椎两侧肌肉;电鳐发电器形似扁平肾脏排列身体线两侧共有200万块电板;电鲶发电器起源于某种腺体位于皮肤与肌肉之间,约有500万块电板单电板产生电压微弱由于电板多产生电压大了 电鱼种非凡本领引起了人们极大兴趣19世纪初意大利物理学家伏特电鱼发电器官模型设计出世界上早伏打电池因种电池根据电鱼天发电器设计,所把叫做人造电器官对电鱼研究还给人们样启示:能成功地模仿电鱼发电器官船舶和潜水艇等动力问题便能得好解决 水母顺风耳 燕子低飞行雨蝉鸣雨天放晴生物行与天气变化有定关系沿海渔民都知道生活沿岸鱼和水母成批地游向大海预示着风暴即来临 水母又叫海蜇种古老腔肠动物早5亿年前,漂浮海洋里了种低等动物有预测风暴本能每当风暴来临前游向大海避难去了 原来蓝色海洋上由空气和波浪摩擦而产生次声波 (频率每秒8-13次)总风暴来临前奏曲种次声波人耳无法听小小水母却敏感仿生学家发现水母耳朵共振腔里长着细柄柄上有小球球内有块小小听石当风暴前次声波冲击水母耳听石时听石剌激球壁上神经感受器于水母听了正来临风暴隆隆声 仿生学家仿照水母耳朵结构和功能设计了水母耳风暴预测仪相当精确地模拟了水母感受次声波器官把种仪器安装舰船前甲板上当接受风暴次声波时令旋转360°喇叭自行停止旋转,所指方向风暴前进方向;指示器上读数即告知风暴强度种预测仪能提前15小时对风暴作出预报对航海和渔业安全都有重要意义