人類的生物“老師”

【專家解說】：蝴蝶 五彩蝴蝶顏色粲重月紋鳳蝶、褐脈金斑蝶等尤其螢光翼鳳蝶其翊陽光下時而金黃時而翠綠有時還由紫變藍科學(xué)家通過對蝴蝶色彩研究軍事防御帶來了極大稗益二戰(zhàn)期間德軍包圍了列寧格勒企圖用轟炸機摧毀其軍事目標和其防御設(shè)施蘇聯(lián)昆蟲學(xué)家施萬維奇根據(jù)當時人們對偽裝缺乏認識情況提出利用蝴蝶色彩花叢易被發(fā)現(xiàn)道理軍事設(shè)施上覆蓋蝴蝶花紋般偽裝因此盡管德軍費盡心機列寧格勒軍事基地仍無恙贏得勝利奠定了堅實基礎(chǔ)根據(jù)同樣原理來人們還生產(chǎn)出了迷彩服大大減少了戰(zhàn)斗傷亡 人造衛(wèi)星太空由于位置斷變化引起溫度驟變化有時溫差高達兩、三百度嚴重影響許多儀器正常工作科學(xué)家們受蝴蝶身上鱗片會隨陽光照射方向自動變換角度而調(diào)節(jié)體溫啟發(fā)人造衛(wèi)星控溫系統(tǒng)制成了葉片反兩面輻射、散熱能力相差大百葉窗樣式每扇窗轉(zhuǎn)動位置安裝有對溫度敏感金屬絲隨溫度變化調(diào)節(jié)窗開合從而保持了人造衛(wèi)星內(nèi)部溫度恒定解決了航天事業(yè)大難題 甲蟲 甲蟲自衛(wèi)時噴射出具有惡臭高溫液體炮彈迷惑、刺激和驚嚇敵害科學(xué)家其解剖發(fā)現(xiàn)甲蟲體內(nèi)有3小室分別儲有二元酚溶液、雙氧水和生物酶二元酚和雙氧水流第三小室與生物酶混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)瞬間成100℃毒液并迅速射出種原理目前已應(yīng)用于軍事技術(shù)二戰(zhàn)期間德國納粹了戰(zhàn)爭需要據(jù)此機理制造出了種功率極大且性能安全靠新型發(fā)動機安裝飛航式導(dǎo)彈上使之飛行速度加快安全穩(wěn)定命率提高英國倫敦受其轟炸時損失慘重美國軍事專家受甲蟲噴射原理啟發(fā)研制出了先進二元化武器種武器兩種或多種能產(chǎn)生毒劑化學(xué)物質(zhì)分裝兩隔開容器炮彈發(fā)射隔膜破裂兩種毒劑間體彈體飛行8-10秒內(nèi)混合并發(fā)生反應(yīng)達目標瞬間生成致命毒劑殺傷敵人們易于生產(chǎn)、儲存、運輸安全且易失效螢火蟲化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成光能且轉(zhuǎn)化效率達100%而普通電燈發(fā)光效率只有6%人們模仿螢火蟲發(fā)光原理制成冷光源發(fā)光效率提高十幾倍大大節(jié)約了能量另外根據(jù)甲蟲視動反應(yīng)機制研制成功空對地速度計已成功地應(yīng)用于航空事業(yè) 蜻蜓 蜻蜓通過翅膀振動產(chǎn)生同于周圍大氣局部穩(wěn)定氣流并利用氣流產(chǎn)生渦流來使自己上升蜻蜓能小推力下翱翔向前飛行還能向和左右兩側(cè)飛行其向前飛行速度達72公里/小時此外蜻蜓飛行行簡單僅靠兩對翅膀停地拍打科學(xué)家據(jù)此結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)研制成功了直升飛機飛機高速飛行時常會引起劇烈振動甚至有時會折斷機翼而引起飛機失事蜻蜓依靠加重翅膀高速飛行時安無恙于人們效仿蜻蜓飛機兩翼加上了平衡重錘解決了因高速飛行而引起振動令人棘手問題 了研究滑翔飛行和碰撞空氣動力學(xué)及其飛行效率四葉驅(qū)動用遠程水平儀控制機動機翼(翅膀)模型被研制并第次風(fēng)洞內(nèi)測試了各項飛行參數(shù) 第二模型試圖安裝更快頻率飛行翅膀達每秒18次震動速度有特色模型采用了變調(diào)節(jié)前兩對機翼之間相差裝置 研究心和長遠目標要研究使用翅膀驅(qū)動飛機表現(xiàn)及與傳統(tǒng)螺旋推動器驅(qū)動飛機效率比較等等 蒼蠅 家蠅特別之處于快速飛行技術(shù)使得難被人類抓住即使面也難接近設(shè)想了每種情況非常小心并能快速移動做呢 昆蟲學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)蒼蠅翅退化成對平衡棒當飛行時平衡棒定頻率進行機械振動調(diào)節(jié)翅膀運動方向保持蒼蠅身體平衡導(dǎo)航儀科學(xué)家據(jù)此原理研制成代新型導(dǎo)航儀--振動陀螺儀大改進了飛機飛行性能使飛機自動停止危險滾翻飛行機體強烈傾斜時還能自動恢復(fù)平衡即使飛機復(fù)雜急轉(zhuǎn)彎時也萬無失蒼蠅復(fù)眼包含4000獨立成像單眼能看清幾乎360度范圍內(nèi)物體蠅眼啟示下人們制成了由1329塊小透鏡組成次拍1329張高分辨率照片蠅眼照像機軍事、醫(yī)學(xué)、航空、航天上被廣泛應(yīng)用蒼蠅嗅覺特別靈敏并能對數(shù)十種氣味進行快速分析且立即作出反應(yīng)科學(xué)家根據(jù)蒼蠅嗅覺器官結(jié)構(gòu)把各種化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成電脈沖方式制成了十分靈敏小型氣體分析儀目前已廣泛應(yīng)用于宇宙飛船、潛艇和礦井等場所來檢測氣體成分使科研、生產(chǎn)安全系數(shù)更準確、靠 蜂類 蜂巢由排列整齊六棱柱形小蜂房組成每小蜂房底部由3相同菱形組成些結(jié)構(gòu)與近代數(shù)學(xué)家精確計算出來--菱形鈍角109○28’銳角70○32’完全相同節(jié)省材料結(jié)構(gòu)且容量大、極堅固令許多專家贊嘆止人們仿其構(gòu)造用各種材料制成蜂巢式夾層結(jié)構(gòu)板強度大、重量輕、易傳導(dǎo)聲和熱建筑及制造航天飛機、宇宙飛船、人造衛(wèi)星等理想材料蜜蜂復(fù)眼每單眼相鄰地排列著對偏振光方向十分敏感偏振片利用太陽準確定位科學(xué)家據(jù)此原理研制成功了偏振光導(dǎo)航儀被廣泛用于航海事業(yè) 其 跳馬蚤跳躍本領(lǐng)十分高強航空專家對此進行大研究英國飛機制造公司從其垂直起跳方式受啟發(fā)成功制造出了種幾乎能垂直起落鷂式飛機現(xiàn)代電視技術(shù)根據(jù)昆蟲單復(fù)眼構(gòu)造特點造出了大屏幕彩電又臺臺小彩電熒光屏組成大畫面且同屏幕上任意位置框出某幾特定小畫面既播映相同畫面又播映同畫面科學(xué)家根據(jù)昆蟲復(fù)眼結(jié)構(gòu)特點研制成功多孔徑光學(xué)系統(tǒng)裝置更易于搜索目標已國外些重要武器系統(tǒng)應(yīng)用根據(jù)某些水生昆蟲組成復(fù)眼單眼之間相互抑制原理制成側(cè)抑制電子模型用于各類攝影系統(tǒng)拍出照片增強圖像邊緣反差和突出輪廓還用來提高雷達顯示靈敏度也用于文字和圖片識別系統(tǒng)預(yù)處理工作美國利用昆蟲復(fù)眼加工信息及定向?qū)Ш皆硌兄屏司哂写髮嵱脙r值仿昆蟲復(fù)眼末制導(dǎo)導(dǎo)引頭工程模型日本利用昆蟲形態(tài)及特性開發(fā)研制了六足機器人等工學(xué)機器和建筑物新構(gòu)造方式 昆蟲億萬年進化過程隨著環(huán)境變遷而逐漸進化都同程度地發(fā)展著各自生存本領(lǐng)隨著社會發(fā)展人們對昆蟲各種生命活動掌握得越來越多越來越意識昆蟲對人類重要性再加上信息技術(shù)特別計算機新代生物電子技術(shù)昆蟲學(xué)上應(yīng)用模擬昆蟲感應(yīng)能力而研制檢測物質(zhì)種類和濃度生物傳感器參照昆蟲神經(jīng)結(jié)構(gòu)開發(fā)能夠模仿大腦活動計算機等等系列生物技術(shù)工程會由科學(xué)家設(shè)想變現(xiàn)實并進入各領(lǐng)域昆蟲會人類做出更大貢獻蒼蠅與宇宙飛船 令人討厭蒼蠅與宏偉航天事業(yè)似乎風(fēng)馬牛相及仿生學(xué)卻把們緊密地聯(lián)系起來了 蒼蠅聲名狼藉逐臭之夫凡腥臭污穢地方都有們蹤跡蒼蠅嗅覺特別靈敏遠幾千米外氣味也能嗅蒼蠅并沒有鼻子靠來充當嗅覺呢? 原來蒼蠅鼻子--嗅覺感受器分布頭部對觸角上 每鼻子只有鼻孔與外界相通內(nèi)含上百嗅覺神經(jīng)細胞若有氣味進入鼻孔些神經(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)同氣味物質(zhì)所產(chǎn)生神經(jīng)電脈沖同區(qū)別出同氣味物質(zhì)因此蒼蠅觸角像臺靈敏氣體分析儀 仿生學(xué)家由此得啟發(fā)根據(jù)蒼蠅嗅覺器結(jié)構(gòu)和功能仿制成功種十分奇特小型氣體分析儀種儀器探頭金屬而活蒼蠅把非常纖細微電極插蒼蠅嗅覺神經(jīng)上引導(dǎo)出來神經(jīng)電信號經(jīng)電子線路放大送給分析器;分析器經(jīng)發(fā)現(xiàn)氣味物質(zhì)信號便能發(fā)出警報種儀器已經(jīng)被安裝宇宙飛船座艙里用來檢測艙內(nèi)氣體成分 種小型氣體分析儀也測量潛水艇和礦井里有害氣體利用種原理還用來改進計算機輸入裝置和有關(guān)氣體色層分析儀結(jié)構(gòu)原理 從螢火蟲人工冷光 自從人類發(fā)明了電燈生活變得方便、豐富多了電燈只能電能少部分轉(zhuǎn)變成見光其余大部分都熱能形式浪費掉了而且電燈熱射線有害于人眼有沒有只發(fā)光發(fā)熱光源呢? 人類又把目光投向了大自 自界有許多生物都能發(fā)光細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等而且些動物發(fā)出光都產(chǎn)生熱所又被稱冷光 眾多發(fā)光動物螢火蟲其類螢火蟲約有1 500種,們發(fā)出冷光顏色有黃綠色、橙色光亮度也各相同螢火蟲發(fā)出冷光僅具有高發(fā)光效率而且發(fā)出冷光般都柔和適合人類眼睛光強度也比較高因此生物光種人類理想光 科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)螢火蟲發(fā)光器位于腹部發(fā)光器由發(fā)光層、透明層和反射層三部分組成發(fā)光層擁有幾千發(fā)光細胞們都含有熒光素和熒光酶兩種物質(zhì)熒光酶作用下熒光素細胞內(nèi)水分參與下與氧化合便發(fā)出熒光螢火蟲發(fā)光實質(zhì)上把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能過程 早40年代人們根據(jù)對螢火蟲研究創(chuàng)造了日光燈使人類照明光源發(fā)生了大變化近年來科學(xué)家先從螢火蟲發(fā)光器分離出了純熒光素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)和水混合而成生物光源,充滿爆炸性瓦斯礦井當閃光燈由于種光沒有電源會產(chǎn)生磁場因而生物光源照明下做清除磁性水雷等工作 現(xiàn)人們已能用摻和某些化學(xué)物質(zhì)方法得類似生物光冷光作安全照明用 電魚與伏特電池 自界有許多生物都能產(chǎn)生電僅僅魚類有500余種 人們些能放電魚統(tǒng)稱電魚 各種電魚放電本領(lǐng)各相同放電能力強電鰩、電鯰和電鰻等大小電鰩能產(chǎn)生70伏左右電壓,而非洲電鰩能產(chǎn)生電壓高達220伏;非洲電鯰能產(chǎn)生350伏電壓;電鰻能產(chǎn)生500伏電壓有種南美洲電鰻竟能產(chǎn)生高達880伏電壓稱得上電擊冠軍,據(jù)說能擊斃像馬樣大動物 電魚放電奧秘究竟哪里?經(jīng)過對電魚解剖研究 終于發(fā)現(xiàn)電魚體內(nèi)有種奇特發(fā)電器官些發(fā)電器由許多叫電板或電盤半透明盤形細胞構(gòu)成由于電魚種類同所發(fā)電器形狀、位置、電板數(shù)都樣電鰻發(fā)電器呈棱形位于尾部脊椎兩側(cè)肌肉;電鰩發(fā)電器形似扁平腎臟排列身體線兩側(cè)共有200萬塊電板;電鯰發(fā)電器起源于某種腺體位于皮膚與肌肉之間,約有500萬塊電板單電板產(chǎn)生電壓微弱由于電板多產(chǎn)生電壓大了 電魚種非凡本領(lǐng)引起了人們極大興趣19世紀初意大利物理學(xué)家伏特電魚發(fā)電器官模型設(shè)計出世界上早伏打電池因種電池根據(jù)電魚天發(fā)電器設(shè)計,所把叫做人造電器官對電魚研究還給人們樣啟示:能成功地模仿電魚發(fā)電器官船舶和潛水艇等動力問題便能得好解決 水母順風(fēng)耳 燕子低飛行雨蟬鳴雨天放晴生物行與天氣變化有定關(guān)系沿海漁民都知道生活沿岸魚和水母成批地游向大海預(yù)示著風(fēng)暴即來臨 水母又叫海蜇種古老腔腸動物早5億年前,漂浮海洋里了種低等動物有預(yù)測風(fēng)暴本能每當風(fēng)暴來臨前游向大海避難去了 原來藍色海洋上由空氣和波浪摩擦而產(chǎn)生次聲波 (頻率每秒8-13次)總風(fēng)暴來臨前奏曲種次聲波人耳無法聽小小水母卻敏感仿生學(xué)家發(fā)現(xiàn)水母耳朵共振腔里長著細柄柄上有小球球內(nèi)有塊小小聽石當風(fēng)暴前次聲波沖擊水母耳聽石時聽石剌激球壁上神經(jīng)感受器于水母聽了正來臨風(fēng)暴隆隆聲 仿生學(xué)家仿照水母耳朵結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計了水母耳風(fēng)暴預(yù)測儀相當精確地模擬了水母感受次聲波器官把種儀器安裝艦船前甲板上當接受風(fēng)暴次聲波時令旋轉(zhuǎn)360°喇叭自行停止旋轉(zhuǎn),所指方向風(fēng)暴前進方向;指示器上讀數(shù)即告知風(fēng)暴強度種預(yù)測儀能提前15小時對風(fēng)暴作出預(yù)報對航海和漁業(yè)安全都有重要意義