人類從動(dòng)物身上發(fā)明了什么

【專家解說】：飛機(jī):蜻蜓 根據(jù)鳥的翅膀發(fā)明了飛機(jī) 還有根據(jù)響尾蛇發(fā)明跟蹤導(dǎo)彈 蒼蠅與宇宙飛船 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(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，用來檢測艙內(nèi)氣體的成分。 這種小型氣體分析儀，也可測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。 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“冷光”。 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、ATP(三磷酸腺苷)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，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(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。 水母的順風(fēng)耳 “燕子低飛行將雨，蟬鳴雨中天放晴?！鄙锏男袨榕c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)，聽石就剌激球壁上的神經(jīng)感受器，于是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)測儀能提前15小時(shí)對風(fēng)暴作出預(yù)報(bào)，對航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。 烏賊和魚雷誘餌 烏賊體內(nèi)的囊狀物能分泌黑色液體，遇到危險(xiǎn)時(shí)它便釋放出這種黑色液體，誘騙攻擊者上當(dāng)。潛艇設(shè)計(jì)者們仿效烏賊的這一功能讀者設(shè)計(jì)出了魚雷誘餌。魚雷誘醋似袖珍潛艇，可按潛艇的原航向航行，航速不變，也可模擬噪音、螺旋節(jié)拍、聲信號(hào)和多普勒音調(diào)變化等。正是它這種惟妙惟肖的表演，令敵潛艇或攻擊中的魚雷真假難辯，最終使?jié)撏У靡蕴用摗? 蜘蛛和裝甲 生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)蜘蛛絲的強(qiáng)度相當(dāng)于同等體積的鋼絲的5倍。受此啟發(fā)，英國劍橋一所技術(shù)公司試制成猶如蜘蛛絲一樣的高強(qiáng)度纖維。用這種纖維做成的復(fù)合材料可以用來做防彈衣、防彈車、坦克裝甲車等結(jié)構(gòu)材料。 長頸鹿和“抗荷服” 長頸鹿是目前世界上最高的動(dòng)物，其大腦和心臟的距離約3米，完全是靠高達(dá)160~260毫米汞柱的血壓把血液送到大腦的。按一般分析，當(dāng)長頸鹿低頭飲水時(shí)，大腦的位置低于心臟，大量的血液會(huì)涌入大腦，使血壓更加增高，那么長頸鹿會(huì)在飲水時(shí)得腦充血或血管破烈等疾病而死。但是裹在長頸鹿身上的一層、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機(jī)駕駛員在突然加速爬升時(shí)因腦部缺血而引起的痛苦。這種“抗荷服”內(nèi)有一裝置，當(dāng)飛機(jī)加速時(shí)可壓縮空氣，也能對血管產(chǎn)生相應(yīng)的壓力，這比長頸鹿的厚皮更高明了。 鯨魚和潛艇的“鯨背效應(yīng)” 當(dāng)代核潛艇能長時(shí)間潛航于冰海之下，但若在冰下發(fā)射導(dǎo)彈，則必須破冰上浮，這就碰到了力學(xué)上的難題。潛舴專家從鯨魚每隔10分鐘必須破冰呼吸一次中得到啟迪，在潛艇頂部突起的指揮臺(tái)圍殼和上層建筑方面，作了加強(qiáng)材料力度和外形仿鯨背處理，果然取得了破冰時(shí)的“鯨背效應(yīng)”。 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) 仿生設(shè)計(jì)在軍事上的成功應(yīng)用有很多例子。如貓的眼睛與夜視儀。漆黑的夜晚，貓能清楚地觀察老鼠的一舉一動(dòng)并敏捷地抓住它，其原因在于貓眼的視網(wǎng)膜上具有圓錐細(xì)胞和圓柱細(xì)胞，圓錐細(xì)胞能感受白晝普通光的光強(qiáng)和顏色，圓柱細(xì)胞能感受夜間的光覺。一般只能在白天活動(dòng)的動(dòng)物如鳥、雞等，它們的視網(wǎng)膜中常常只有圓錐細(xì)胞;而另一些只能在夜間活動(dòng)的動(dòng)物如貓頭鷹，其視網(wǎng)膜上只有圓柱細(xì)胞。此外，貓眼還有一個(gè)特點(diǎn)，在它感受弱光時(shí)，瞳孔能夠隨著光的不同強(qiáng)度而自動(dòng)調(diào)整。所以，陽光很強(qiáng)時(shí)，你會(huì)看到貓瞇著它的雙眼，瞳孔已縮小成直線般的細(xì)縫，保證只讓少量的光線進(jìn)入瞳孔內(nèi)。而在光線十分微弱的晚上，瞳孔又能放大呈圓形，以便保證在黑暗中也能看清楚各種物體。軍事科學(xué)家們便模仿貓眼的奧妙研制出了大有用處的微光夜視儀 根據(jù)鳥的翅膀發(fā)明了飛機(jī) 還有根據(jù)響尾蛇發(fā)明跟蹤導(dǎo)彈 蒼蠅與宇宙飛船 烏賊和魚雷誘餌 烏賊體內(nèi)的囊狀物能分泌黑色液體，遇到危險(xiǎn)時(shí)它便釋放出這種黑色液體，誘騙攻擊者上當(dāng)。潛艇設(shè)計(jì)者們仿效烏賊的這一功能讀者設(shè)計(jì)出了魚雷誘餌。魚雷誘醋似袖珍潛艇，可按潛艇的原航向航行，航速不變，也可模擬噪音、螺旋節(jié)拍、聲信號(hào)和多普勒音調(diào)變化等。正是它這種惟妙惟肖的表演，令敵潛艇或攻擊中的魚雷真假難辯，最終使?jié)撏У靡蕴用摗?/div>