A. 動物仿生學人們通過動物用仿生學造了什麼
仿生學舉15個例子:1.由令人討厭的蒼蠅,仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀.已經被安裝在宇宙飛船的座艙里,用來檢測艙內氣體的成分.2.從螢火蟲到人工冷光;
3.電魚與伏特電池;
4.水母的順風耳,仿照水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳風暴預測儀,能提前15小時對風暴作出預報,對航海和漁業的安全都有重要意義.5.人們根據蛙眼的視覺原理,已研製成功一種電子蛙眼.這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣,准確無誤地識別出特定形狀的物體.把電子蛙眼裝入雷達系統後,雷達抗干擾能力大大提高.這種雷達系統能快速而准確地識別出特定形狀的飛機、艦船和導彈等.特別是能夠區別真假導彈,防止以假亂真.電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上.在機場,它能監視飛機的起飛與降落,若發現飛機將要發生碰撞,能及時發出警報.在交通要道,它能指揮車輛的行駛,防止車輛碰撞事故的發生.6.根據蝙蝠超聲定位器的原理,人們還仿製了盲人用的「探路儀」.這種探路儀內裝一個超聲波發射器,盲人帶著它可以發現電桿、台階、橋上的人等.如今,有類似作用的「超聲眼鏡」也已製成.7.模擬藍藻的不完全光合器,將設計出仿生光解水的裝置,從而可獲得大量的氫氣.8.根據對人體骨胳肌肉系統和生物電控制的研究,已仿製了人力增強器——步行機.9.現代起重機的掛鉤起源於許多動物的爪子.10.屋頂瓦楞模仿動物的鱗甲.11.船槳模仿的是魚的鰭.12.鋸子學的是螳螂臂,或鋸齒草.13.蒼耳屬植物獲取靈感發明了尼龍搭扣.14.嗅覺靈敏的龍蝦為人們製造氣味探測儀提供了思路.15.壁虎腳趾對製造能反復使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景.16.貝用它的蛋白質生成的膠體非常牢固,這樣一種膠體可應用在從外科手術的縫合到補船等一切事情上.
B. "擬態"是動物模擬自然環境或者其他動植物狀態的方式,請列舉二例____,_____
這就多了,如: 竹節蟲(形狀像竹節)、枯葉蝶(停息在樹上模樣像枯葉)、尺蠖(不動是形狀像樹枝。一般棲息在松樹上。) 有的螳螂成蟲的翅展開時像鮮艷的花朵,若蟲的足像美麗的花瓣,可以誘使採食花粉的昆蟲飛近,從而將這些昆蟲捕食。 植物也有,如:蜂蘭的唇形花瓣常常與雌黃蜂的外表相近,可以吸引雄黃蜂前來「交尾」。雄黃蜂從一朵蜂蘭花飛向另一朵蜂蘭花,就會幫助蘭花傳粉。 當然還有我不知道的!呵呵! 希望對你有所幫助!
C. 動物仿生學是什麼東西(簡單說就好!)
仿生設計學
仿生設計學,亦可稱之為設計仿生學(Design Bionics),它是在仿生學和設計學的基礎上發展起來的一門新興邊緣學科,主要涉及到數學、生物學、電子學、物理學、控制論、資訊理論、人機學、心理學、材料學、機械學、動力學、工程學、經濟學、色彩學、美學、傳播學、倫理學等相關學科。
仿生設計學與舊有的仿生學成果應用不同,它是以自然界萬事萬物的「形」、「色」、「音」、「功能」、「結構」等為研究對象,有選擇地在設計過程中應用這些特徵原理進行的設計,同時結合仿生學的研究成果,為設計提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途徑。在某種意義上,仿生設計學可以說是仿生學的延續和發展,是仿生學研究成果在人類生存方式中的反映。
仿生設計學作為人類社會生產活動與自然界的鍥合點,使人類社會與自然達到了高度的統一,正逐漸成為設計發展過程中新的亮點。
自古以來,自然界就是人類各種科學技術原理及重大發明的源泉。生物界有著種類繁多的動植物及物質存在,它們在漫長的進化過程中,為了求得生存與發展,逐漸具備了適應自然界變化的本領。人類生活在自然界中,與周圍的生物作「鄰居」,這些生物各種各樣的奇異本領,吸引著人們去想像和模仿。人類運用其觀察、思維和設計能力,開始了對生物的模仿,並通過創造性的勞動,製造出簡單的工具,增強了自己與自然界斗爭的本領和能力。
人類最初使用的工具——木棒和石斧,無疑是使用的天然木棒和天然石塊;骨針的使用,無疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創造、生活方式的選擇都不能說是人類憑空想像出來的,只能說是對自然中存在的物質及某種構成方式的直接模擬,是人類初級創造階段,也可以說是仿生設計的起源和雛形,它們雖然是比較粗糙的、表面的,但卻是我們今天得以發展的基礎。
在我國,早就有著模仿生物的事例。相傳在公元前三千多年,我們的祖先有巢氏模仿鳥類在樹上營巢,以防禦猛獸的傷害;四千多年前,我們的祖先「見飛蓬轉而知為車」,即見到隨風旋轉的飛蓬草而發明輪子,做有裝成輪子的車。古代廟宇中大殿之前的山門的建造,就其建築結構來看,頗有點像大象的架勢,柱子又圓又粗,彷彿像大象的腿。
我國古代勤勞勇敢的勞動人民對於絢麗的天空、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想。根據秦漢時期史書記載,兩千多年前,我國人民就發明了風箏,並且應用於軍事聯絡。春秋戰國時代,魯國匠人魯班,本名公輸般,首先開始研製能飛的木鳥;並且他從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示而發明了鋸子。據《杜陽雜編》記載,唐朝有個韓志和,「善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀,飲啄動靜與真無異,以關戾置於腹內,發之則凌雲奮飛,可高達三丈至一二百步外,始卻下。」西漢時期,有人用鳥的羽毛做成翅膀,從高台上飛下來,企圖模仿鳥的飛行。以上幾例,足以說明我國古代勞動人民對鳥類的撲翼和飛行,進行了細致的觀察和研究,這也是最早的仿生設計活動之一。明代發明的一種火箭武器「神火飛鴉」,也反映了人們向鳥類借鑒的願望。
我國古代勞動人民對水生動物——魚類的模仿也卓有成效。通過對水中生活的魚類的模仿,古人伐木鑿船,用木材做成魚形的船體,仿照魚的胸鰭和尾鰭製成雙槳和單櫓,由此取得水上運輸的自由。後來隨製作水平提高而出現的龍船,多少受到了不少動物外形的影響。古代水戰中使用的火箭武器 「火龍出水」,多少有點模仿動物的意思。以上事例說明,我國古代勞動人民早期的仿生設計活動,為開發我國光輝燦爛的古代文明,創造了非凡的業績。
外國的文明史上,大致也經歷了相似的過程。在包含了豐富生產知識的古希臘神話中,有人用羽毛和蠟做成翅膀,逃出迷宮;還有泰爾發明了鋸子,傳說這是從魚背骨和蛇的齶骨的形狀受到啟示而創造出來的。十五世紀時,德國的天文學家米勒製造了一隻鐵蒼蠅和一隻機械鷹,並進行了飛行表演。
一八ОΟ年左右,英國科學家、空氣動力學的創始人之一—凱利,模仿鱒魚和山鷸的紡錘形,找到阻力小的流線型結構。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線,對航空技術的誕生起了很大的促進作用。同一時期,法國生理學家馬雷,對鳥的飛行進行了仔細的研究,在他的著作《動物的機器》一書中,介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中,發現飛行動物的體重與身體的線度的立方成正比。亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限。人們通過對鳥類飛行器官的詳細研究和認真的模仿,根據鳥類飛行機構的原理,終於製造了能夠載人飛行的滑翔機。
後來,設計師又根據鶴的體態設計出了掘土機的懸臂,在一戰期間,人們從毒氣戰倖存的野豬身上中獲得啟示,模仿野豬的鼻子設計出了防毒面具。在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運用了哪些原理?雖然我們無據考察潛艇設計師在設計潛艇時是否請教了生物界,但是不難設想,設計師一定懂得魚鰾是魚類用來改變身體同水的比重,使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陸兩棲動物,體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢,總結出一套既省力、又快速的游泳動作——蛙泳。另外,為潛水員製作的蹼,幾乎完全按照青蛙的後肢形狀做成,這就大大提高了潛水員在水中的活動能力。
二、仿生設計的歷史
自古以來,自然界就是人類各種科學技術原理及重大發明的源泉。生物界有著種類繁多的動植物及物質存在,它們在漫長的進化過程中,為了求得生存與發展,逐漸具備了適應自然界變化的本領。人類生活在自然界中,與周圍的生物作「鄰居」,這些生物各種各樣的奇異本領,吸引著人們去想像和模仿。人類運用其觀察、思維和設計能力,開始了對生物的模仿,並通過創造性的勞動,製造出簡單的工具,增強了自己與自然界斗爭的本領和能力。
人類最初使用的工具——木棒和石斧,無疑是使用的天然木棒和天然石塊;骨針的使用,無疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創造、生活方式的選擇都不能說是人類憑空想像出來的,只能說是對自然中存在的物質及某種構成方式的直接模擬,是人類初級創造階段,也可以說是仿生設計的起源和雛形,它們雖然是比較粗糙的、表面的,但卻是我們今天得以發展的基礎。
在我國,早就有著模仿生物的事例。相傳在公元前三千多年,我們的祖先有巢氏模仿鳥類在樹上營巢,以防禦猛獸的傷害;四千多年前,我們的祖先「見飛蓬轉而知為車」,即見到隨風旋轉的飛蓬草而發明輪子,做有裝成輪子的車。古代廟宇中大殿之前的山門的建造,就其建築結構來看,頗有點像大象的架勢,柱子又圓又粗,彷彿像大象的腿。
我國古代勤勞勇敢的勞動人民對於絢麗的天空、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想。根據秦漢時期史書記載,兩千多年前,我國人民就發明了風箏,並且應用於軍事聯絡。春秋戰國時代,魯國匠人魯班,本名公輸般,首先開始研製能飛的木鳥;並且他從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示而發明了鋸子。據《杜陽雜編》記載,唐朝有個韓志和,「善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀,飲啄動靜與真無異,以關戾置於腹內,發之則凌雲奮飛,可高達三丈至一二百步外,始卻下。」西漢時期,有人用鳥的羽毛做成翅膀,從高台上飛下來,企圖模仿鳥的飛行。以上幾例,足以說明我國古代勞動人民對鳥類的撲翼和飛行,進行了細致的觀察和研究,這也是最早的仿生設計活動之一。明代發明的一種火箭武器「神火飛鴉」,也反映了人們向鳥類借鑒的願望。
我國古代勞動人民對水生動物——魚類的模仿也卓有成效。通過對水中生活的魚類的模仿,古人伐木鑿船,用木材做成魚形的船體,仿照魚的胸鰭和尾鰭製成雙槳和單櫓,由此取得水上運輸的自由。後來隨製作水平提高而出現的龍船,多少受到了不少動物外形的影響。古代水戰中使用的火箭武器 「火龍出水」,多少有點模仿動物的意思。以上事例說明,我國古代勞動人民早期的仿生設計活動,為開發我國光輝燦爛的古代文明,創造了非凡的業績。
外國的文明史上,大致也經歷了相似的過程。在包含了豐富生產知識的古希臘神話中,有人用羽毛和蠟做成翅膀,逃出迷宮;還有泰爾發明了鋸子,傳說這是從魚背骨和蛇的齶骨的形狀受到啟示而創造出來的。十五世紀時,德國的天文學家米勒製造了一隻鐵蒼蠅和一隻機械鷹,並進行了飛行表演。
一八ОΟ年左右,英國科學家、空氣動力學的創始人之一—凱利,模仿鱒魚和山鷸的紡錘形,找到阻力小的流線型結構。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線,對航空技術的誕生起了很大的促進作用。同一時期,法國生理學家馬雷,對鳥的飛行進行了仔細的研究,在他的著作《動物的機器》一書中,介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中,發現飛行動物的體重與身體的線度的立方成正比。亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限。人們通過對鳥類飛行器官的詳細研究和認真的模仿,根據鳥類飛行機構的原理,終於製造了能夠載人飛行的滑翔機。
後來,設計師又根據鶴的體態設計出了掘土機的懸臂,在一戰期間,人們從毒氣戰倖存的野豬身上中獲得啟示,模仿野豬的鼻子設計出了防毒面具。在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運用了哪些原理?雖然我們無據考察潛艇設計師在設計潛艇時是否請教了生物界,但是不難設想,設計師一定懂得魚鰾是魚類用來改變身體同水的比重,使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陸兩棲動物,體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢,總結出一套既省力、又快速的游泳動作——蛙泳。另外,為潛水員製作的蹼,幾乎完全按照青蛙的後肢形狀做成,這就大大提高了潛水員在水中的活動能力。
三、仿生設計的發展
到了近代,生物學、電子學、動力學等學科的發展亦促進了仿生設計學的發展。以飛機的產生為例:
在經過無數次模仿鳥類的飛行失敗後,人們通過不泄的努力,終於找到了鳥類能夠飛行的原因:鳥的翅膀上彎下平,飛行時,上面的氣流比下面的快,由此形成下面的壓力比上面的大,於是翅膀就產生了垂直向上的升力,飛的越快,升力越大。
1852年,法國人季法兒發明了氣球飛船;1870年,德國人奧托.利連塔爾製造了第一架滑翔機。利連塔爾是十九世紀末的一位具有大無畏冒險精神的人,他望著家鄉波美拉尼亞的鸛用笨拙的翅膀從他房頂上飛過,他堅信人能飛行。1891年,他開始研製一種弧形肋狀蝙蝠翅膀式的單翼滑翔機,自己還進行試飛;此後五年,他進行了2000多次滑翔飛行,並同鳥類進行了對比研究,提供了很有價值的資料。資料證明:氣流流經機翼上部曲面所走路程,比氣流流經機翼下平直表面距離較長,因而也較快,這樣才能保證氣流在機翼的後緣點匯合;上部氣流由於走的較快,它就較為稀薄,從而產生強大吸力,約占機翼升力的三分之二大小;其餘的升力來自翼下氣流對機翼的壓力。
19世紀末,內燃機的出現,給了人類有史以來一直夢寐以求的東西:翅膀。不用說這種翅膀是笨拙的、原始的和不可靠的,然而這卻是使人類能隨風伴鳥一起飛翔的翅膀。
萊特兄弟發明了真正意義上的飛機。在飛機的設計製作過程中,怎樣使飛機拐彎和怎樣使它穩定一直困繞著他們。為此,萊特兄弟又研究了鳥的飛行。例如,他們研究鶙鵳怎樣使一隻翅膀下落,靠轉動這只下落的翅膀保持平衡;這只翅膀上增大的壓力怎樣使鶙鵳保持穩定和平衡。這兩個人給他們的滑翔機裝上翼梢副翼進行這些實驗,由地面上的人用繩控制,使之能轉動或彎翹。他們的第二個成功的實驗是用操縱飛機後部一個可轉動的方向舵來控制飛機的方向,通過方向舵使飛機向左或向右轉彎。
後來,隨著飛機的不斷發展,它們逐漸失去了原來那些笨重而難看的體形,它們變的更簡單,更加實用。機身和單曲面機翼都呈現出象海貝、魚和受波浪沖洗的石頭所具有的自然線條。飛機的效率增加了,比以前飛的更快,飛的更高。到了現代,科學高度發展但環境破*、生態失衡、能源枯竭,人類意識到了重新認識自然,探討與自然更加和諧的生存方式的高度緊迫感,亦認識到仿生設計學對人類未來發展的重要性。特別是一九六Ο年秋,在美國俄亥俄州召開了第一次仿生學討論會,成為仿生學的正式誕生之日。
此後,仿生技術取得了飛躍的發展,並獲得了廣泛的應用。仿生設計亦隨之獲得突飛猛進的發展,一大批仿生設計作品如智能機器人、雷達、聲納、人工臟器、自動控制器、自動導航器等等應運而生。
近代,科學家根據青蛙眼睛的特殊構造研製了電子蛙眼,用於監視飛機的起落和跟蹤人造衛星;根據空氣動力學原理仿照鴨子頭形狀而設計的高速列車;模仿某些魚類所喜歡的聲音來誘捕魚的電子誘魚器;通過對螢火蟲和海蠅地發光原理的研究,獲得了化學能轉化為光能的新方法,從而研製出化學熒光燈等等。
目前,仿生設計學在對生物體幾何尺寸及其外形的模仿同時,還通過研究生物系統的結構、功能、能量轉換、信息傳遞等各種優異特徵,並把它運用到技術系統中,改善已有的工程設備,並創造出新的工藝、自動化裝置、特種技術元件等技術系統;同時仿生設計學為創造新的科學技術裝備、建築結構和新工藝提供原理、設計思想或規劃藍圖,亦為現代設計的發展提供了新的方向,並充當了人類社會與自然界溝通信息的「紐帶」。
對人腦的探索,可以展望未來的電子計算機有可能具有生物原理的功能。同它相比,現在的電子計算機只能作為算盤。
對植物光合作用的研究,將為延長人類的壽命、治療疾病提供一個嶄新的醫學發展途徑。
對生物體結構和形態的研究,有可能使未來的建築、產品改變模樣。使人們從「城市」這個人造物理環境中重新回歸「自然」。
信天翁是一種海鳥,它具有淡化海水的器官——「去鹽器」。對其「去鹽器」的結構及其工作原理的研究,可以啟發人們去改善舊的或創造出新的海水淡化裝置。
白蟻能把吃下去的木質轉化為脂肪和蛋白質,對其機理的研究,將會對人工合成這些物質有所啟發。
同時仿生設計亦可對人類的生命和健康造成巨大的影響。例如人們可以通過仿生技術,設計製造製造出人造器官,如血管、腎、骨膜、關節、食道、氣管、尿道、心臟、肝臟、血液、子宮、肺、胰、眼、耳以及人工細胞。專家預測,在本世紀中後期,除腦以外人的所有器官都可以用人工器官代替。例如,模擬血液的功能,可以製造、傳遞養料及廢物,並能與氧氣及二氧化碳自動結合並分離的液態碳氫化合物人工血;模擬腎功能,用多孔纖維增透膜製成血液過濾器,也就是人工腎;模擬肝臟,根據活性碳或離子交換樹脂吸附過濾有毒物質,製成人工肝解毒器;模擬心臟功能,用血液和單向導通驅動裝置,組成人工心臟自動循環器。
隨著對宇宙的開發、認識,又將使人類不但認識宇宙中新形式的生命,而且將為人類提供嶄新的設計,創造出地球上前所未有的新的裝置……
仿生設計學的特點與研究內容
仿生設計學是仿生學與設計學互相交叉滲透而結合成的一門的邊緣學科,其研究范圍非常廣泛,研究內容豐富多彩,特別是由於仿生學和設計學涉及到自然科學和社會科學的許多學科,因此也就很難對仿生設計學的研究內容進行劃分。這里,我們是基於對所模擬生物系統在設計中的不同應用而分門別類的。歸納起來,仿生設計學的研究內容主要有:
1、形態仿生設計學研究的是生物體(包括動物、植物、微生物、人類)和自然界物質存在(如日、月、風、雲、山、川、雷、電等)的外部形態及其象徵寓意,以及如何通過相應的藝術處理手法將之應用與設計之中。
2、功能仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的功能原理,並用這些原理去改進現有的或建造新的技術系統,以促進產品的更新換代或新產品的開發。
3、視覺仿生設計學研究生物體的視覺器官對圖象的識別、對視覺信號的分析與處理,以及相應的視覺流程;他廣泛應用與產品設計、視覺傳達設計和環境設計之中。
4、結構仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的內部結構原理在設計中的應用問題,適用與產品設計和建築設計。研究最多的是植物的莖、葉以及動物形體、肌肉、骨骼的結構。
從國內外仿生設計學的發展情況來看,形態仿生設計學和功能仿生設計學是目前研究的重點。在本文中,還將著重介紹形態仿生學和功能仿生設計學的一些情況。
作為一門新興的邊緣交叉學科,仿生設計學具有某些設計學和仿生學的特點,但他又有別與這兩門學科。具體說來,仿生設計學具有如下特點:
1、 藝術科學性
仿生設計學是現代設計學的一個分支、一個補充。同其它設計學科一樣,仿生設計學亦具有它們的共同特性——藝術性。鑒於仿生設計學是以一定的設計原理為基礎、以一定的仿生學理論和研究成果為依據,因此具有很嚴謹的科學性。
2、 商業性
仿生設計學為設計服務,為消費者服務,同時優秀的仿生設計作品亦可刺激消費、引導消費、創造消費。
3、 無限可逆性
以仿生設計學為理論依據的仿生設計作品都可以在自然界中找到設計的原型,該作品在設計、投產、銷售過程中所遇到的各種問題又可以促進仿生設計學的研究與發展。仿生學的研究對象是無限的,仿生設計學的研究對象亦是無限的;同理,仿生設計的原型也是無限的,只要潛心研究大自然,我們永遠不會有江郎才盡的一天。
4、 學科知識的綜合性
要熟悉和運用仿生設計學,必須具備一定的數學、生物學、電子學、物理學、控制論、資訊理論、人機學、心理學、材料學、機械學、動力學、工程學、經濟學、色彩學、美學、傳播學、倫理學等相關學科的基本知識。
5、 學科的交叉性
要深入研究和了解仿生設計學,必須在設計學的基礎上,既要了解生物學、社會科學的基礎知識,又要對當前仿生學的研究成果有清晰的認識。它是產生於幾個學科交叉點上的一種新型交叉學科。
五、仿生設計學的研究方法
仿生設計學的研究方法主要為「模型分析法」:
1、創造生物模型和技術模型
首先從自然中選取研究對象,然後依此對象建立各種實體模型或虛擬模型,用各種技術手段(包括材料、工藝、計算機等)對它們進行研究,做出定量的數學依據;通過對生物體和模型定性的、定量的分析,把生物體的形態、結構轉化為可以利用在技術領域的抽象功能,並考慮用不同的物質材料和工藝手段創造新的形態和結構。
① 從功能出發、研究生物體結構形態——製造生物模型。
找到研究對象的生物原理,通過對生物的感知,形成對生物體的感性認識。從功能出發,研究生物的結構形態,在感性認識的基礎上,除去無關因素,並加以簡化,提出一個生物模型。對照生物原型進行定性的分析,用模型模擬生物結構原理。目的是研究生物體本身的結構原理。
② 從結構形態出發,達到抽象功能——製造技術模型
根據對生物體的分析,做出定量的數學依據,用各種技術手段(包括材料、工藝等)製造出可以在產品上進行實驗的技術模型。牢牢掌握量的尺度,從具象的形態和結構中,抽象出功能原理。目的是研究和發展技術模型本身。
2、可行性分析與研究
建立好模型後,開始對它們進行各種可行性的分析與研究:
① 功能性分析
找到研究對象的生物原理,通過對生物的感知,形成對生物體的感性認識。從功能出發,對照生物原型進行定性的分析。
② 外部形態分析
對生物體的外部形態分析,可以是抽象的,也可以是具象的。在此過程中重點考慮的是人機工學、寓意、材料與加工工藝等方面的問題。
③ 色彩分析
進行色彩的分析同時,亦要對生物的生活環境進行分析,要研究為什麼是這種色彩?在這一環境下這種色彩有什麼功能?
④ 內部結構分析
研究生物的結構形態,在感性認識的基礎上,除去無關因素,並加以簡化,通過分析,找出其在設計中值得借鑒合利用的地方。
⑤ 運動規律分析
利用現有的高科技手段,對生物體的運動規律進行研究,找出其運動的原理,針對性的解決設計工程中的問題。
當然,我們還可以就生物體的其它方面進行各種可行性分析。
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-- 作者:文丐
-- 發布時間:2004-9-15 7:41:15
-- 仿生搓洗引爆洗衣機新革命
仿生是高科技的代名詞,它是指運用尖端的科學技術,來模仿生物的各種官能感覺和思維判功能,更加有效地為人數服務。各國都在不遺餘力地加大在仿生學方面的研究。可以說,仿生學研究程度的高低,是國家綜合國力的重要標志之一。榮事達集團研製開發的「仿生搓洗」全自動洗衣機最近推向市場,將仿生技 術運用於洗衣機領域,產生了革命性的影響。
據了解,這種洗衣機首先具有神經智能網路功能,可以模仿人的恩維判斷能力,根據衣物的重量、質地、臟污程度來自行決定洗滌程序、洗滌時間和水位的高低,從而達到最佳的洗滌狀態。其次,具有搓衣板的功能。洗衣機內的搓洗棒能夠像手一樣隨心所欲地來回搓動,這種搓動被控制在300度以內,能夠保證把衣服洗干凈又防止衣服纏繞。三是它去除了傳統洗衣機因機械傳動裝置所包含的機械連桿、曲柄、齒輪等部件轉動所帶來的噪音,採用直流永磁無刷電機直接驅動,有效地防止噪音的產生。
直流永磁無刷電機可節電50%
採用直流永磁無刷電機,在電子驅動器的控制下可實現無級調速,並可精確地控制搓洗棒每次轉動的次數和角度。因此,不同的衣物質地、臟污程度可以設定不同的洗滌程序,有效地模仿了人工搓洗的快慢節奏和力度,實現「仿生」搓洗。另外,採用直流永磁電機比採用交流電機節電50%。
電子剎車技術把噪音降到最低
有洗衣機的消費者會有因噪音大而煩惱的體會,他們在換購洗衣機時總希望擁有一台沒有噪音的洗衣機。「仿生搓洗」洗衣機則恰好能滿足這一點。
這主要是因為「仿生搓洗」洗衣機採用電子擎實現電子剎車,剎車時由電機本身迅速降速,從而避免了像其他洗衣機採用機械摩擦剎車時產生的噪音和振動,實現了靜音運轉。
搓洗棒確保洗滌過程中不產生碎屑
有洗衣機使用經驗的消費者知道,洗衣機的洗滌桶上部都有一個過濾網,用來過濾衣物在洗滌時產生的碎屑。但是「仿生搓洗」洗衣機卻沒有這種過濾網,為什麼呢?業內專家解釋,這是因為「仿生搓洗」洗衣機的內部構造根本有別於波輪式和滾筒式洗衣機。「仿生搓洗」洗衣機採用的驅動擎是豎立的搓洗棒,能夠使動能從中央向四周傳遞。當洗衣機啟動時,搓洗棒帶動衣物沿著桶壁運動的角度不超過300度,有效避免了衣物因連續旋轉而形成的纏繞,以及與桶壁摩擦產生的碎屑,洗得干凈、不纏繞、無摩擦,當然不需要過濾網。衣物沿桶壁來回運動與衣物在搓衣板上的來回運動極其相似,並能達到手洗效果,「仿生搓洗」洗衣機也由此得名。
D. 生物:什麼叫擬態
擬態是指一種生物在形態、行為等特徵上模擬另一種生物,從而使一方或雙方受益的生態適應現象。擬態包括三方:模仿者、被模仿者和受騙者。這個受騙者可為捕食者或獵物,甚或同種中的異性。在宿主擬態現象中,受騙者和被模仿者為同一物。許多有毒、味道不佳或有刺的動物往往有警戒色,這點常為其他生物所模仿。
擬態在昆蟲類和蜘蛛類中極為普遍,在脊椎動物和植物中也很常見。如蠅類和蛾類模仿蜜蜂和黃蜂,可逃避鳥類的捕食;一種適合捕食者口味的蝴蝶模仿另一種不適口或不可食的蝴蝶亦能逃生;兩種不適口的蝴蝶互相模仿可共同分擔被年幼鳥類在學習期間誤食所造成的死亡率;寄生鳥類(如杜鵑)的卵精確模擬寄主鳥類的卵,可大大增加寄生的成功率;某些蘭科植物的花瓣在形狀、顏色和多絨毛方面模擬某些雌蜂的外表,可吸引雄蜂與之「交尾」,而得到有利於為其授粉的結果。擬態有一共同點:兩個不同生物發生幾乎相同的信號(形狀、行為、發光、聲音、氣味乃至生物化學特徵)為另一生物所接收,接受者對雙方採取同一反應,對被模仿者採取此反應,對於接受者有利;對模仿者採取此反應則對於接受者可能無利。
與趨同進化不同,擬態中的選擇因子必為另一生物,它被擬態所欺騙。擬態的幾方常處於同一地區,但也可能模仿者和被模仿者相距甚遠,借遷徙候鳥(受騙者)而聯系在一起。擬態有時與偽裝現象不易區分,但偽裝者常是模仿背景以免為接受者所察覺,而模仿者卻意求引起受騙者的特定反應。
擬態類型很多,基本類型有以下幾種:
1、貝茨氏擬態
可食性物種模擬有毒、有刺或味道不佳的不可食物種的擬態現象,大多見於鱗翅目昆蟲。1862年,英國博物學家H·W·貝茨首次以假警戒色假說來解釋巴西叢林中一些親緣關系很遠的蝶類之間在色斑上的相似性。他發現有些不可食蝴蝶與另一些分類地位相距甚遠的可食性蝴蝶(粉蝶科)具有相同的色斑,而這些色斑在被擬者所屬的屬中是典型的,在擬者所屬的屬中則是不典型的,這說明擬者的警戒色是假的,被擬者的才是真的,這種擬態現象後來就被稱為貝茨氏擬態。
貝茨氏擬態中的被擬者分布廣、數量眾多、顯眼並具有不可食性或其他保護方式。被擬者的色斑通常是其所屬分類群的典型色斑,而擬者的則相反。擬者和被擬者經常生活在同一地區和時間,這樣捕食者便難以將兩者分清。擬者與被擬者必須非常相似,否則易被自然選擇所淘汰。擬者和被擬者的相似性僅限於可見的形態結構、色斑和行為等,不涉及解剖學特徵。擬者的進化從一開始就需要一個大的表型的變化,所以大多數擬態圖案是由單基因控制的。擬態發生的可能性不僅取決於原模型的存在和恰當的突變的產生,也取決於模擬同一原模型的擬態種的數目,在沒有其他擬態種時,擬態容易建立。
2、米勒氏擬態
兩種具有警戒色的不可食物種互相模擬的擬態現象。1878年,由德國動物學家弗里茲·米勒提出,故名。如,幾種均不能吃的蝴蝶,彼此之間外形相似。米勒解釋說,因鳥類必須通過親身嘗試才能得知某種昆蟲不適口,幾種均不適口的蝴蝶形色相似,這樣便可減少因被嘗試而犧牲部分個體的機會。
米勒氏擬態常見於一組無親緣關系且均有毒、不能吃並具同樣鮮明的警戒色的物種之間。這樣的組稱為擬態環,常伴有貝茨氏擬態現象。當環中所有成員均採用同一信號時,所獲得的保護最多,這便是信號標准化原則。米勒氏擬態所涉及的所有物種都具有警戒色或其他保護方法。各個物種都是廣布種,數量差異不會太大。具有米勒氏擬態的物種很少是多態的。物種間的相互模擬不必象貝茨氏擬態那樣精確,因為模擬的目的不是要騙過捕食者,只是為增強警戒作用。因此也有人認為,這並非真正的擬態,因為無受騙者,更無所謂哪一方是模仿者。
3、進攻性擬態
模仿其他生物以便於接近進攻對象的擬態。例如捕食者模仿獵物、寄生蟲模仿宿主,藉以更順利地進攻後者;也有時是為了進攻第三者(被模仿者是模仿者進攻對象的獵物),如的背鰭棘形似蠕蟲,用以引誘其他魚類近身取食以便捕殺。食蟲植物如瓶子草、豬籠草均模擬花朵以誘捕采蜜昆蟲。清潔魚如裂唇魚為其他魚類清除體表的寄生蟲和腐肉,但形、色和行為與之相似的假清潔魚卻借機竊食魚體健康組織
4、自家擬態
指同種生物間的模擬,如很多雄蜂無刺卻形似有刺的雌蜂而得到保護。
5、默滕斯氏擬態
東方珊瑚蛇劇毒,具紅、黑、黃色環狀紋(警戒色),同在南美洲另有花紋相似的弱毒蛇(後毒牙假珊瑚蛇)及無毒蛇(多帶王蛇)。最初以為後兩者模仿前者,但事實上中間的弱毒蛇才是被模仿者,因捕食者被弱毒蛇咬傷後不致死亡,才能獲得教訓從而避免接觸上述三者。模仿者比被模仿者更得到自然的保護。
6、宿主擬態
主要見於鳥類。例如杜鵑產卵於其他種鳥的窩內,其卵色與宿主的卵相近,因而不被發覺,其雛孵出後為宿主扶養成熟。維達鳥(文鳥科維達亞科)也有將卵產於其他鳥窩內的品種,且具宿主專一性。幼維達鳥的嘴部外形、求食鳴聲、頭部動作以及毛色都是酷似宿主幼鳥,因而得到喂飼。因雜交子代將無法適應父母任一方的宿主,故這種專一化的寄生關系要求避免雜交。每種維達鳥的鳴聲都學自宿主,鳴聲同源者方能相配,保證了各種間不發生雜交。
7、有利於傳粉及散布的擬態
有的植物甚至模仿動物。如某些蘭(蠅蘭、蜘蛛蘭、蜂蘭)的唇瓣形狀酷似雌蠅、蛛、蜂,誘使有關的蠅、蛛、蜂雄體來「交配」,從而將花粉傳走。另外一些植物花朵(如豹皮花屬)則能發出腐臭氣味以吸引某些喜歡腐臭氣味的昆蟲。斑葉海芋還有杯狀結構,能暫時囚禁進入的昆蟲並讓它將身上的花粉灑落在杯中雌花上。
8、發生於種內的擬態
如非洲一種雌麗魚在產卵後未容卵受精即將卵吞入口中哺育。雄魚尾鰭根處有橙黃色斑,酷似魚卵。雄魚排精時顯示此色斑,雌魚欲吞此假卵卻將精子吸入;受精作用在雌魚口內進行。在此,模仿者(雄魚色斑),被模仿者(真卵)和被騙者(雌魚)全系同種,共同受益。
擬態是進化的產物。尺蠖形似小枝因而免受鳥類啄食,這種現象可稱模擬或保護色。但當昆蟲數目過多時,鳥類甚至啄小枝以尋找昆蟲。在本例,原系尺蠖偽裝,但隨後小樹枝都轉變為「模仿者」引起鳥類的啄食反應。看來,相似的形態原只是物種特徵的隨機變化,只是在一定的選擇壓力下才成為擬態。進化的趨勢總是:模仿者力求形態更為近似被模仿者。但若擬態對被模仿者無利,則被模仿者可能會發展出種種差異以示與假者有別。被杜鵑寄生的其他鳥類的卵、被維達鳥寄生的鳥類的喙裂以及清潔魚都發展得形態萬千,可能與此有關。若擬態對受騙者無利,受騙者也可能增進鑒別能力。不過,擬態也可能對幾方均有利,如上述非洲麗魚,這時雌魚不能鑒別真假反而有助於受精作用的進行。在進化過程中常存在一種平衡狀態,如杜鵑的擬態不能過於逼真,否則宿主受害者過多反不利於寄生者生存。在模仿者與被模仿者的數目間也存在某種平衡關系。例如模仿有刺蜂的昆蟲數目可能多於蜂類本身,但若為數過多時則被天敵發現而擬態在一定程度上失效。又如,假清潔魚,雖數目極少但因它造成的損傷較大,仍足以引起被害魚類警惕以致擬態失效。
自《生物學教學》1997年第1期
E. 自然的選擇結果是..........。一種動物「.........其他生物的狀態:動物的體毛與周圍的環境的顏色相似。
自然選擇的結果是(適者生存,不適者被淘汰)。
一種動物(模擬)其他生物的狀態:動物的體毛與周圍環境的顏色相似。
人和動物共同患的傳染病有(狂犬病) (口蹄疫) (禽流感)。
F. 動物模擬其他昆蟲的形態,體色與周圍的環境的顏色相似,這叫什麼
調查中發現,青蛙的體色會隨著季節的變化而變化,與周圍環境基本保持一致,都對其生活環境表現出一定的適應.如動物的保護色、警戒色、擬態等。
保護色是指動物把體表的顏色改變為與周圍環境相似,這種顏色叫保護色。很多動物有保護色,類似蜥蜴的變色能力,還有不少動物進化為與環境相似的皮毛。自然界里有許多生物就是靠保護色避過敵人,在生存競爭當中保存自己的,顏色變化最多樣化的還屬於海洋生物。
警戒色是指某些有惡臭和毒刺的動物和昆蟲所具有的鮮艷色彩和斑紋。這是動物或植物在進化過程中形成的,可以使敵害易於識別,避免自身遭到攻擊。如毒蛾的幼蟲,多數都具有鮮艷的色彩和花紋,如果被鳥類吞食,其毒毛會刺傷鳥的口腔粘膜,這種毒蛾幼蟲的色彩就成為鳥的警戒色。
擬態,指一種生物模擬另一種生物或模擬環境中的其它物體從而獲得好處的現象叫擬態或稱生物學擬態。
G. 什麼是昆蟲記擬態理論
摘要 指一種生物模擬另一種生物或模擬環境中的其他物體從而獲得好處的現象叫擬態或稱生物學擬態
H. 一種生物模擬另一種生物,或模擬環境中的其它物體,從而獲得好處的現象叫_______.
其實說實話這兩個概念是不一樣的,模仿另一種生物叫擬態,模擬環境應該叫隱蔽,但在高中是不分的,就叫擬態就可以了
I. 保護色,擬態,警戒色的區別,舉例
1、分類不同
保護色是指動植物把體表的顏色改變為與周圍環境相似,這種顏色叫保護色。
擬態是一種生物模擬另一種生物或模擬環境中的其他物體從而獲得好處的現象叫擬態或稱生物學擬態。
警戒色是指某些有惡臭和毒刺的動物和昆蟲所具有的鮮艷色彩和斑紋。
2、發展不同
很多動物有保護色,類似蜥蜴的變色能力,還有不少動物進化為與環境相似的皮毛。自然界里有許多生物就是靠保護色避過敵人,在生存競爭當中保存自己的,顏色變化最多樣化的還屬於海洋生物。
擬態是動物在自然界長期演化中形成的特殊行為。
動物界有不少身有劇毒,同時有著鮮艷體色的動物,這些鮮艷的體色能對敵人起到一種威懾和警告的作用,這就是警戒色。而在昆蟲家族裡,也有一些帶毒的昆蟲具有這樣的靚麗「外衣」,靠著警戒色,它們能更好地生存下去。
3、作用不同
保護色表現為與環境色彩相似,這里的「環境色彩」應是環境中主要的占優勢的色彩,如春夏的草坪是綠色,冬天的雪地是白色。
擬態是與環境中某種生物或非生物相似,而這種生物或非生物的顏色等特徵並不一定在環境中占優勢,並非主要色彩。
警戒色除了可用來研究生物特性,還可運用於生活的方方面面,如服飾、警戒線的顏色、軍事等。
J. 動物是生物的什麼
基本含義
編輯
動物是多細胞真核生命體中的一大類群,但是不同於微生物。
動物是不能將無機物合成有機物,只能以有機物為食物,會並且靠吃東西,由細胞構成,細胞有細胞核,沒有細胞壁,會動,基質,的一類生命體。
因此動物具有與植物不同的形態結構和生理功能,以進行攝食、消化、吸收、呼吸、循環、排泄、感覺、運動和繁殖生命活動。
動物學根據自然界動物的形態、身體內部構造、胚胎發育的特點、生理習性、生活的地理環境等特徵,將特徵相同或相似的動物歸為同一類。
主要分為脊索動物和無脊索動物兩大類;根據水生還是陸生,可將它們分為水生動物和陸生動物;根據有沒有羽毛,可將它們分為有羽毛的動物和沒有羽毛的動物;根據體內有無脊柱,我們可以將所有的動物分為脊椎動物和無脊椎動物兩大類。
原始生命出現後,隨著生存環境的變化,千百萬物種不斷地出現、消亡,只有能適應環境變化的物種倖存下來並繁衍至今。這種物種不斷演化的過程在生物學上被稱為進化。
動物是生物的一個主要類群,稱為動物界(Animalia)。
鷹
2.新陳代謝旺盛,體溫恆定。高而恆定的體溫,促進體內新陳代謝的速度。恆溫減少了動物對外界溫度條件的依賴性,獲得夜間活動的能力和在極地大陸上存活的能力。
3.具有發達的神經系統和感官。鳥類的大腦、小腦、中腦都很發達。大腦半球較大,這主要是由於大腦底部紋狀體的增大。在鳥類中,紋狀體是管理運動的高級部位,也和一些復雜的生活習性相關。實驗證明:切除鳥的一部分紋狀體後,它的正常的興奮和抑制就被破壞,視覺受影響,求偶、營巢等習性喪失。鳥類的大腦皮層並不發達,小腦很發達,這與鳥類飛翔運動的協調和平衡相關。
4.具有較完善的繁殖方式和行為(築巢、孵卵和育雛)。
包括:
1.平胸總目:後肢強大,胸扁平,無龍骨突,不具飛翔能力;羽毛分布全身,無羽區及裸區之分,羽枝不具羽小鉤,因而不形成羽片。常見種類有鴕鳥。
2.企鵝總目:潛水生活的中、大型鳥類,具有一系列適應潛水生活的特徵。前肢鰭狀,適於劃水。具鱗片狀羽毛(羽軸短而定,羽片窄),均勻分布於體表。尾短,腿短而移至軀體後方,趾間具饃,適應游泳生活。在陸上行走時軀體近於直立,左右搖擺。皮下脂肪發達,有利於在寒冷地區及水中保持體溫。骨骼沉重而不充氣。胸骨具有發達的龍骨突起,這與前劃水有關。游泳快速。該目分布限在赤道及南半球。代表為帝企鵝。
3.突胸總目:通常翼發達,善於飛翔,龍骨突發達,最後4~6枚尾椎癒合為一塊尾綜骨。一般具有充氣性骨骼,正羽發達,構成羽片,體表有羽區、裸區之分。雄鳥絕大多數不具交配器官。該總目的鳥類種類繁多,為了研究方便,可以從兩個方面來討論它們的類群:
一個方面是根據生態類型分為:
游禽:喙扁闊或尖長,腿短而具蹼,翼強大或退化。
涉禽:喙細而長,腳和趾均很長,蹼不發達,翼強大。
鶉雞:啄短而強,足和爪強健,翼短圓。
鳩鴿:喙短、基部具蠟膜,足短健,翼發達。
攀禽:喙強直,足短健、對趾型,翼較發達。
猛禽:喙強大呈鉤狀,足強大有力,爪銳鉤曲,翼強大善飛。
鳴禽:喙外形不一,足短細,翼較發達。
另一個方面是根據形態結構特點分為:
鵜形目:四處向前,處間具全噗;嘴端成鉤狀,具發達的喉囊,雛鳥屬於晚成鳥,游禽類,如鸕鶿等。
鸛形目:頸長、喙長、腿長、趾三前一後,四趾在同一平面上,幼鳥屬晚成烏,涉禽類,常見種類有白鷺等。
雁形目:嘴扁平,具加厚的嘴甲,邊緣具櫛狀突起;腿短後移,趾三前一後,前趾間具蹼,雄性翼上常具翼鏡;雄鳥具交配器;雛鳥為早成鳥,游禽類。常見種類有天鵝、綠頭鴨。
隼形目:嘴具利鉤,爪發達,飛翔力強;視覺敏銳,猛禽類,雛鳥為晚成鳥。常見種類有鳶、紅隼、金雕等。
雞形目:體結實;喙短,為圓錐形;翅短圓,善走;雄鳥頭頂有肉冠,羽色鮮艷;繁殖期行為復雜,鶉雞類,幼鳥屬早成鳥。如褐馬雞、紅腹錦雞等。
鶴形目:喙長,頸長和腿長,趾三前一後,趾間蹼不發達,後趾著生位置較高,與其他三趾不在同一平面上,幼鳥為早成鳥,涉禽類。常見種類有丹頂鶴、灰鶴等。
鴿形目:嘴短、具蠟膜;四趾位於同一平面上,足短健、善走;嗉囊發達,雛鳥為晚成鳥或早成鳥,鳩鴿類。常見種類有原鴿、毛腿沙雞等。
鴞形目:俗稱貓頭鷹。嘴爪強大而鉤曲;頭大,眼大向前,眼周羽毛形成面盤;耳孔大,具耳羽,聽覺敏銳; 第四處能向後反轉; 幼鳥屬晚成鳥, 屬猛禽類。主要種類有長耳鴞、 短耳鴞等。
鴷形目:嘴呈錐狀,適於啄木;舌長具角質小鉤;趾兩前兩後;幼鳥屬晚成鳥,攀禽類。常見種類如斑啄木鳥。
……
五、哺乳動物
即哺乳綱所有的哺乳動物都是溫血動物,用母乳喂養後代是它們最顯著的特徵之一。
包括:
1.原獸亞綱:下轄單孔目
2.真獸亞綱:下轄食肉目、靈長目、奇蹄目、偶蹄目等
3.後獸亞綱:即有袋類動物。
行為
編輯
防禦
動物的防禦行為是動物為對付外來侵略、保衛自身的生存、或者對本族群中其他個體發出警戒而發生的行為。
貯食
動物攝取食物,從根本上說,就是為了攝取構成軀體的營養——各種有機物和無機物,以及進行各種生理活動所必需的能量。這是動物的攝食行為。故食物豐富時,有些動物會貯存一些食物等飢餓時再取來食用。這樣的行為稱為貯食行為。
攻擊
動物的攻擊行為是指同種個體之間所發生的攻擊或戰斗。在動物界中,同種動物個體之間常常由於爭奪食物、配偶,搶占巢區、領域而發生相互攻擊或戰斗。
繁殖與發育
幾乎所有的動物都會進行某種類型的有性生殖。成熟的個體是雙倍體或多倍體的。它們有一些特化的生殖細胞,進行減數分裂以產生較小可游動的精子或較大不可動的卵子。精子和卵子會結合成為受精卵,且發育成新的個體。
許多動物也能夠進行無性生殖。這可能發生在孤雌生殖(成熟卵沒有經過交配而產生),或一些經由斷裂生殖。
受精卵一開始會發育成一個小球,稱之為胚胎,在此進行重整和分化。在海綿里,胚胎幼體會游到一個新的位置上並發育成一個新的海綿。而在其他大多數的類群中,胚胎則會進行更為復雜的重整。胚胎一開始會內套以形成具有消化腔的原腸胚和兩個各別的胚層-外胚層和內胚層。在大多數的情況下,還會有個中胚層在兩者之間。這些胚層接著分化成各式組織和器官。