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1、大自然是人类的老师 仿生学目录什么是仿生学萤火虫与冷光鸟儿与飞机鲸鱼和潜水艇啄木鸟为什么不会“脑震荡”青蛙与电子眼蝙蝠的回声定位与雷达含羞草为什么会“害羞”呢牵牛花为什么由蓝色变红色人类根据鸡蛋壳的启示创造了什么什么是仿生学？仿生学是指模仿生物建造技术装置的科学，它是在上世纪中期才出现的一门新的边缘科学。仿生学研究生物体的结构、功能和工作原理，并将这些原理移植于工程技术之中，发明性能优越的仪器、装置和机器，创造新技术。说简单点就是将其他动物或植物上的优点吸取并应用于科技上。萤火虫——人工冷光科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光
2、层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。萤火虫与冷光萤火虫在夏日夜晚发出的光,和太阳光以及各种电灯光都不一样。太阳依靠核聚变来发光,电灯依靠电流对灯丝的加热,它们在发光时都伴随有热的产生。因此,人们称它们为热光源。萤火虫发出的光,是由体内一系列特殊的化学反应引起的。由于它能100%地将能量转换成光能,不产生热量,人们就称它为冷光源。萤火虫的特异功能是由它体内所含
3、的荧光素、荧光酶和氧气相互作用的结果。荧光酶是一种蛋白质,是发光的催化剂,在它的作用下,荧光素便和氧气发生化学反应,形成氧化荧光素。在这个化学反应中,每氧化一个荧光素分子就发射出一个光子,因而反应所产生的能量全部以光的形式释放出来。自然界能够发光的生物还有许多种。有一种甲壳动物,在它们由干燥变成潮湿的时候,能发出辉光。第二次世界大战中,日本兵感到较强的灯光危险性太大,就在干燥的甲壳动物上吐一点儿唾沫,它发出的光足够阅读一张地图。生物发光的强度虽然不大,但却给人们研究新光源以重要启示。2生物与飞机—飞鸟与飞机飞鸟的体形和翅膀在滑进飞行时与飞机的飞行极为相似鸟儿展翅可在空中自由飞翔
4、。据《韩非子》记载鲁班用竹木作鸟“成而飞之，三日不下”。然而人们更希望仿制鸟儿的双翅使自己也飞翔在空中。早在四百多年前，意大利人利奥那多·达·芬奇和他的助手对鸟类进行仔细的解剖，研究鸟的身体结构并认真观察鸟类的飞行。设计和制造了一架扑翼机，这是世界上第一架人造飞行器。鲸鱼和潜艇的“鲸背效应”当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下，但若在冰下发射导弹，则必须破冰上浮，这就碰到了力学上的难题。潜舴专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰呼吸一次中得到启迪，在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上层建筑方面，作了加强材料力度和外形仿鲸背处理，果然取得了破冰时的“鲸背效应”。7“鲸鱼”—“潜水艇”？啄木鸟为什么不
5、会脑震荡？据科学家测定，啄木鸟在啄食时，头部摆动速度相当于每小时2092公里，比时速55公里的汽车快37倍。它啄木的频率达到每秒15—16次。由于啄食的速度快，因此啄木鸟在啄木时头部所受冲击力等于所受重力的1000倍，相当于太空人乘火箭起飞所受压力的250倍。啄木鸟啄木时所承受的冲力这样大，那它为开么不会患脑震荡呢?原来，啄木鸟的头骨十分坚固，其大脑周围有一层绵状骨骼，内含液体，对外力能起缓冲和消震作用，它的脑壳周围还长满了具有减震作用的肌肉，能把喙尖和头部始终保持在一条直线上，使其在啄木时头部严格地进行直线运动。8青蛙与电子眼为了弄清楚为什么青蛙一定要等飞蛾起飞才发动攻击，仿生
6、学家对青蛙进行了特殊的实验研究。原来，蛙眼视网膜的神经细胞分成五类，一类只对颜色起反应，另外四类只对运动目标的某个特征起反应，并能把分解出的特征信号输送到大脑视觉中枢——视顶盖。视顶盖上有四层神经细胞，第一层对运动目标的反差起反应；第二层能把目标的凸边抽取出来；第三层只看见目标的四周边缘；第四层则只管目标暗前缘的明暗变化。这四层特征就好像在四张透明纸上的画图，迭在一起，就是一个完整的图像。因此，在迅速飞动的各种形状的小动物里，青蛙可立即识别出它最喜欢吃的苍蝇和飞蛾，而对其他飞动着的东西和静止不动景物都毫无反应。 弄清了蛙眼的原理和结构，仿生学家就发明了电子蛙眼。3蝙蝠的回声定位
7、与雷达雷达是一种神奇的电学器具，它由电磁波往返时间，测得阻波物的距离。假如你问雷达是谁发明的？在芬克的雷达机械中说，“雷达的发明，不能专归于某一位科学家，乃是许多无线电学工程师努力研究，加以调准而成。”在战时，美国麻省理工学院由五百位科学家和工程师致力于雷达的研究。希奇得很，在自然界中，你找得到神为某种动物所豫备的雷达。在一九四七年一月号的英国奋勉杂志上，科学家B.Vesey-Fitzgerald发表了一篇很有趣的文本，给我们解释蝙蝠在黑暗中如何指导自己飞行，不论如何黑暗，如何狭
