『壹』 「薄殼結構」的建築物有什麼
龜殼的背甲悄扮呈拱形,跨度大,包括許多力學原理。雖然它只有2 mm的厚度,但使用鐵錘敲砸也很難破壞它。建築學家模仿它進行了薄殼建築設計。這類建築有許多優點:用料局運跡少桐並,跨度大,堅固耐用。薄殼建築也並非都是拱形,舉世聞名的悉尼歌劇院則像一組泊港的群帆。
『貳』 科學家從哪些動物的什麼中得到啟示發明了什麼
蝙蝠的回聲定位發明了雷達 鳥在天空飛翔:製造了各種飛行器。
蜜蜂造巢窩:各種正六邊形的蜂巢結構板材。
每隻蜻蜓的翅膀末端,都有一塊比周圍略重一些的厚斑點,這就是防止翅膀顫抖的關鍵。飛機設計師研究蒼蠅、蚊子、蜜蜂等的飛行方法,造出了許多具有各種優良性能的新式飛機。
鯨:外形是一種極為理想的「流線體」,而「流線體」在水中受到的阻力是最小的。後來工程師模仿(fǎng)鯨的形體,改進了船體的設計,大大提高了輪船舴的速度。
蛋殼:能夠把受到的壓力均勻(yún)地分散到蛋殼的各個部分。建築師根據這種「薄殼結構」的特點,設計出許多既輕便又省料的建築物。
袋鼠:會跳躍的越野汽車,
貝殼:外殼堅固的坦克……
魚兒在水中游盪:學會了游泳,發明潛艇。
連體鯊魚裝:第一代鯊魚裝模仿了鯊魚的皮膚,在泳衣上設計了一些粗糙的齒狀突起,以有效地引導水流,並收緊身體,避免皮膚和肌肉的顫動。第二代鯊魚裝又增加了一些新的亮點,加入了一種叫做「彈性皮膚」的材料,可使人在水中受到的阻力減少4%。
大烏龜背小烏龜:轉動炮塔的坦克。
讓盲者見到光明:在植入了微小的仿生視網膜之後,3位失明患者不僅看到了明滅或者移動的光點,甚至還成功地用眼睛區別出杯子和盤子。
人工合成蛛絲:蛛絲含有一種纖維蛋白,這種蛋白質和存在於毛發和羊角中的角質蛋白相似。這種蛋白分泌出來後開始變得堅韌。通過精細的平衡水的含量,蜘蛛和蠶可以防止纖維蛋白過快固化。
蜻蜓-飛機; (直升機)
青蛙—快速掃描系統
蒼蠅-氣味探測器
螳螂—鐮刀
電魚與伏特電池。經過對電魚的解剖研究,發現在電魚體內有一種奇特的發電器官。義大利物理學家伏特,以電魚發電器官為模型,設計出世界上最早的伏打電池。
水母耳朵:水母耳風暴預測儀,相當精確地模擬了水母感受次聲波的器官。
動物仿生學
生物學家通過對蛛絲的研究製造出高級絲線,抗撕斷裂降落傘與臨時吊橋用的高強度纜索。船和潛艇來自人們對魚類和海豚的模仿。
響尾蛇導彈等就是科學家模仿蛇的「熱眼」功能和其舌上排列著一種似照相機裝置的天然紅外線感知能力的原理,研製開發出來的現代化武器。
火箭升空利用的是水母、墨魚反沖原理。
科研人員通過研究變色龍的變色本領,為部隊研製出了不少軍事偽裝裝備。
科學家研究青蛙的眼睛,發明了電子蛙眼。
白蟻不僅使用膠粘劑建築它們的土堆,還可以通過頭部的小管向敵人噴射膠粘劑。於是人們按照同樣的原理製造了工作的武器—一塊干膠炮彈。
美國空軍通過毒蛇的「熱眼」功能,研究開發出了微型熱感測器。
我國紡織科技人員利用仿生學原理,借鑒陸地動物的皮毛結構,設計出一種KEG保溫面料,並具有防風和導濕的功能。
根據響尾蛇的頰窩能感覺到0.001℃的溫度變化的原理,人類發明了跟蹤追擊的響尾蛇導彈。
人類還利用蛙跳的原理設計了蛤蟆夯。
人類模仿警犬的高靈敏嗅覺製成了用於偵緝的「電子警犬」。
科學家根據野豬的鼻子測毒的奇特本領製成了世界上第一批防毒面具。
還有通過蝙蝠,發明了超聲波,
由海豚,發明了聲納。甲蟲
甲蟲自衛時,可噴射出具有惡臭的高溫液體「炮彈」,以迷惑、刺激和驚嚇敵害。科學家將其解剖後發現甲蟲體內有3個小室,分別儲有二元酚溶液、雙氧水和生物酶。二元酚和雙氧水流到第三小室與生物酶混合發生化學反應,瞬間就成為100℃的毒液,並迅速射出。這種原理目前已應用於軍事技術中。二戰期間,德國納粹為了戰爭的需要,據此機理製造出了一種功率極大且性能安全可靠的新型發動機,安裝在飛航式導彈上,使之飛行速度加快,安全穩定,命中率提高,英國倫敦在受其轟炸時損失慘重。美國軍事專家受甲蟲噴射原理的啟發研製出了先進的二元化武器。這種武器將兩種或多種能產生毒劑的化學物質分裝在兩個隔開的容器中,炮彈發射後隔膜破裂,兩種毒劑中間體在彈體飛行的8—10秒內混合並發生反應,在到達目標的瞬間生成致命的毒劑以殺傷敵人。它們易於生產、儲存、運輸,安全且不易失效。螢火蟲可將化學能直接轉變成光能,且轉化效率達100%,而普通電燈的發光效率只胡雀基有6%。人們模仿螢火蟲的發光原理製成的冷光源可將發光效率提高十幾倍,大大節約了能量。另外,根據甲蟲的視動反應機制研製成功的空對地速度計已成功褲謹地應用於航空事業中。歲鎮
『叄』 科學家從生物身上得到啟示,從而有所發明和創造,你從動物身上又受到哪些啟發呢作文
建築上的「薄殼結構」:一個人握住一個雞蛋使勁地捏,無論怎樣仔凱瞎用力也不能把雞蛋捏碎。薄薄的雞蛋殼之所以能承受這么大的壓力,是因為它能夠把受到的壓力均勻地分散到蛋殼的各個部分。建築師根據這種「薄殼結構」特點,設計出了許多既輕便又省料的建築物。人民大會堂、北京火車站以及其他很多著名建築,屋頂都採用了這種「薄殼結構」。
響尾蛇與現代軍事裝備:響尾蛇的視力幾乎為零,但其鼻子上的頰窩器官具有熱定位功能,即使爬孫隱蟲、小獸等在夜間入睡後,憑借它們身體所發出的熱能,響尾蛇都能感知並敏捷地前往捕食。科學家根據響尾蛇這一奇特功能,研製出現代夜視儀、空對空響尾蛇導彈,以及仿生紅外線探測器。
長頸鹿與抗荷飛行服:超音速殲擊機突然加速爬升的時候,由於慣性的作用,飛行員身體中的大量血液會從心臟流向雙腳,使腦子產生缺血現象。如何解決這個問題?科學家從長頸鹿的身體構造得到啟發。長頸鹿的脖子很長,腦子與心臟的距離大約是3米,要使血液能輸送到頭上,血壓相對要高,大約是人體的兩倍。但當長頸鹿低頭喝水時,血液卻沒有一股腦地湧向頭部。原來是裹在長頸鹿身體表面的一層厚皮起了作用。長頸鹿低頭時,厚皮緊緊地箍住了血管,限制了血壓,使其不能因血壓突然升高而發生意外。依照長頸鹿皮原理設計的抗荷飛行服,飛行員穿上後在一定程度上起到了限制血壓的作用,當飛行加速時,抗荷飛行服還能壓縮空氣,也能對血管產生一定的壓力,就此而言比長頸鹿的厚皮更高明了一步。
向植物取經:車前草是一種很普通的小草,它的葉子是按螺旋形來排列的,這種排列方式,使每片葉子都能得到充足的陽光,有利於植物的生長。建築師們依照車前草葉子的形狀,設計建造了螺旋狀排列的樓房,使每個房間都能享受到明亮、溫暖的陽念空光,避免了普通樓房在這方面的不足。
高山上的雲杉長年累月都經受著狂風的襲擊,樹乾的底部變得又粗又大,整個樹干成了圓錐形。這種形狀使雲杉牢牢地挺立在山頂之上。人們模仿雲杉建立的廣播電視塔,即使遭到強台風的襲擊,也不會有倒塌的危險。
『肆』 這種薄殼結構帶給人什麼啟示發明了什麼請知道者趕緊回答,我要寫作文 O(∩_∩)O謝謝!
殼,是一種曲面構件,主要承受各種作用產生的中面內的力。薄殼結構就是曲面的薄壁結構,按曲面生成的形式分為筒殼、圓頂薄殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼等,材料大都採用鋼筋和混凝土。殼體能充分利用材料強度,同時又能將承重與圍護兩種功能融合為一。實際工程中還可利用對空間曲面的切削與組合,形成造型奇特新穎且能適應各種平面的建築,但較為費工和費模板。1.筒殼(柱面薄殼):是單向有曲率的薄殼,由殼身、側邊緣構件和橫隔組成。橫隔間的距離為殼體的跨度l↓1,側邊構件間距離為殼體的波長l↓2。當l↓1/l↓2≥1時為長殼,l↓1/l↓22<1為短殼。2.圓頂薄殼:是正高斯曲率的旋轉曲面殼,由殼面與支座環組成,殼面厚度做得很薄,一般為曲率半徑的1/600,跨度可以很大。支座環對圓頂殼起箍的作用,並通過它將整個薄殼擱置在支承構件上。3.雙曲扁殼(微彎平板):一拋物線沿另一正交的拋物線平移形成的曲面,其頂點處矢高f與底面短邊邊長之比不應超過1/5。雙曲扁殼由殼身及周邊四個橫隔組成,橫隔為帶拉桿的拱或變高度的梁。適用於覆蓋跨度為20~50米的方形或矩形平面(其長短邊之比不宜超過2)的建築物。4.雙曲拋物面殼:一豎向拋物線(母線)沿另一凸向與之相反的拋物線(導線)平行移動所形成的曲面。此種曲面與水平面截交的曲線為雙曲線,故稱為雙曲拋物面殼。工程中常見的各種扭殼也為其中一種類型,因薄殼結構容易製作,穩定性好,容易適應建築功能和造型需要,所以應用較為廣泛。
生物界的各種蛋殼、貝殼、烏龜殼、海螺殼以及人的頭蓋骨等都是一種曲度均勻、質地輕巧的「薄殼結構」。這種「薄殼結構」的表面雖然很薄,但非常耐壓。模仿悶昌耐它們殼體在外力作用下,內力都沿著整個表面擴散和分布的力學特徵,在建築工程中早已得到廣泛應用。日本東京的代代木體育館則活像一隻巨大的海螺,其外觀曲線流暢、輕快、形態動人,被認為是當代最成功的體育建築之一
車前子的葉子一般呈螺旋狀排列,夾角為137º30´30"。只有這樣,每片葉子方能得到最多的陽光。設計師們向車前子借鑒了調節日光輻射的原理,匠心獨具地建造一座呈螺旋狀排列的13層樓房,每個房間都可以得到最充足的陽光。
「薄殼結構」是有的,不過應該說貝殼和葉子的共同特徵就是葉子有葉脈,貝殼上也有類似結構,這就好比人的骨架,起支撐作用,所以貝殼和葉子能在外壁很薄的情況下保持很高的強度。
許多科學家發現,在上百萬年的生物進化過程中,樹總是有一些巧妙的辦法來解決生存中遇到的問題。人們可以從樹身上得到一些啟示。
一個種群生存下來的關鍵,往往體現在日常的細微現象中。在空間狹小的情況下,生物為生存就產生了折疊結構。
日本的折紙工藝,小紙片不僅看起來賞心悅目,還給人們許多啟迪,這張紙團皺之後,出現一個個菱形。這種褶皺形狀在這張被團皺的紙上到處都是。這種褶皺結構也可以在任何一種薄質物體上存在。如在我們的襯衫上看到它們。所有薄質結構的物體都遵循這個原理。
在這美麗的折疊結構中,還包含著數學上的正確性。因此,菱形結構上建立起來的鋸齒形折疊結構理論是正確的。由此理論而設計的鋸齒形折疊太陽能吸收器節省空間,又經久耐用。
一個伸展開有3米長的飛行器觸角,被收縮在一個只有2厘米高的盒子里。這個構想來源於設計者對植物的觀察。
易拉罐不會破碎,在擠壓中產生壓力的同時也吸收了能量。
汽車設計者們據此演繹出「屈服獲救法」,現在問題是能量怎樣被吸收的更好?辦法是,將車體巧妙的折疊。
通過觀察減震器可以清楚地看到,沒有折斷而是像易拉罐一樣被擠壓變形,通過這種方法,它吸收了碰撞的能量。
葉子的折疊結構是天才的設計,迅衡貼近觀察一片葉子,可以看到每個細胞都是一個復雜的單位。一層細胞膜包裹著的水狀物,但這個像水一樣簡單的結構,卻已經存在了幾十億年。
放射蟲這些細小的原生物,它們的外層細胞膜上嵌有一層氧化硅骨架,這種如珠寶鑲嵌式的結構使其堅固又漂亮。
巴塞羅那紀念教堂與自然界的細胞結構很相似,因為都遵循了同一個法則,即堅固又盡可能的輕。
再也沒有其他的結構能像貝殼能用如此少的材料跨越這么廣闊的區域,理想的造型是半球形貝殼結構,它的重量被均分到整個結構上,因 此不會發生危險的彎曲折斷的現象。
這就是瑞士設計師海因茨伊斯勒設計的建築不需要任何支撐,它同貝殼的構造一樣,螞春堅固又有吸引力。
在自然界中殼狀結構是最普遍的結構。彎曲的圓形形狀給他們最大的力量,蝸牛殼、堅果殼、各種各樣的甲殼類動物,這些殼都極薄,但因為他們的形狀,使它們難以想像的堅固,可以提供最大的保護。還有一些質地柔軟的物質如蘑茹也是殼形,還有花瓣,大多數的葉片都是殼形結構。
海因茨伊斯勒的花園為他的設計提供了靈感。
它的殼狀結構的最初模型被用來測試持久性和忍耐力。在他的實驗中,打破了傳統的構造上的設計,大自然按照用最少的材料承受最大的壓力的法則,不同計算機也能設計出不計其數的各種形狀。建築學就是應用生物形狀的傳統領域,而貝殼就是最原始而且自然的住所。也許未來,圓形可以代替建築學中的穩定直線形,這樣在任何地方都可以住在舒適而又安全的建築構造中。
『伍』 薄殼結構的學問是什麼
問題一:薄殼結構叫什麼學問? 人們發現,蛋殼、蚌殼本身是很薄的,但是這樣的外形形狀卻使它們變得堅固起來。建築師們從中得到啟發,設計出了省工省料、優美輕便的薄殼結構。
從外觀看,這些薄殼結構有的像半球形,有的像圓球形,有的像不規則但非常美觀的弧形。盡管它們形態各異,卻都有著共同的力學特徵。薄殼結構在受到外力的作用時,能夠把力沿著整個殼體表面向四周均勻傳遞,使殼體上單位面積受的力並不大。更為重要的是,在殼體上不存在作用力集中於一個地方的情況。建築物垮塌不是建築物每一處都承受不住力了,而往往是有一處不能承受重壓而導致整個建築物垮掉,所以,薄殼結構這個特點很重要。
因為薄殼結構能夠承受很大的壓力,所以建築師們用它們做成很大、很薄的屋頂。這不但減輕屋頂重量,節約大量材料,而且內部可以空間很大而又沒有柱子,所以大型建築如大廳、體育場館很多首選薄殼結構。
問題二野猛:薄殼結構的優點是什麼 1,名詞解釋
薄殼結構是建築學上的術語。殼,是一種曲面構件,主要承受各種作用產生的中面內的力。薄殼結構就是曲面的薄壁結構,按曲面生成的形式分為筒殼、圓頂薄殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼等,材料大都採用鋼筋和混凝土。
2,特點
一個人握住一個雞蛋使勁地捏,無論怎樣用力也不能把雞蛋捏碎。薄薄的雞蛋殼之所以能承受這么大的壓力,是因為它能夠把受到的壓力均勻地分散到蛋殼的各個部分。建築師根據這種「薄殼結構」特點,設計出了許多既輕便又省料的建築物。人民大會堂、北京火車站以及其他很多著名建築,屋頂都採用了這種「薄殼結構」。
問題三:薄殼結構特點指的是什麼 薄殼結構屬於空間受力結構,它的特點是主要承受曲面內的軸向壓力、彎矩很少。它的受力比較合理,材料強度能得到充分利用。薄殼結構適合於跨度和空間較大的建築。網架典型結構形式 1、交叉桁架體系:如兩向正交正放網架、兩向正交斜放網架、兩向斜交斜放網架、三向網架(圖1)。 2、四角椎體系:如正放四角椎網架(圖2)、正放抽空四角椎網架、斜放四角椎網架、星形四角椎網架、棋盤形四角椎網架等。 3、三角椎體系:如三角椎網架(圖3)、抽空三角椎網架、蜂窩形三角椎網架等。 4、曲面網架體系:如球殼(圖4)、筒殼、扭殼、錐體等。 5、其它體系:如六角錐網架、蛛網式網架、折板型網架、組合網架、斜拉網架(圖5)等。 網架支承方式 1、周邊支承網架(圖6):該形式傳力直接,受力均勻,是採用最普通的一種支承形式。 2、點支承網架(圖7):可置於4個或多個支點上,採用上弦、下弦或柱帽支承(圖8)。 3、周邊與中間點支承相結合的網架(圖9):該形式特別適用於大面積的工業廠房或其它類似建築。
問題四:人搜吵類根據雞蛋世脊侍的「薄殼結構」特點,設計出既輕便又省料的建築物.這門學問叫什麼? 仿生學
仿生學是指人類模仿生物功能,來發明創造的科學。它是一門新型邊緣學科。研究對象是生物體的結構、功能和工作原理,並將這些原理移植於人造工程技術之中。該學科的問世,大大開闊了人類的技術眼界,顯示了巨大的發展潛力,是人類智慧的結晶。
問題五:薄殼結構的分類 1.柱面薄殼:是單向有曲率的薄殼,由殼身、側邊緣構件和橫隔組成。橫隔間的距離為殼體的跨度l↓1,側邊構件間距離為殼體的波長l↓2。當l↓1/l↓2≥1時為長殼,l↓1/l↓22
『陸』 人類的老師
蜻蜓——直升機
蜂眼——照相機鏡頭
鳥——飛機
蝴蝶——衛星
蝙蝠---雷達
海鷗--水上飛機
雞蛋--薄殼結構
鯨--輪船
葉子——輪子
潛水艇的形狀——魚的梭型外形
袋鼠--越野汽車
貝殼--坦克
蟻群行車走路策略也許對人類有所啟發
螞蟻大軍出行技高一籌
現代都市中,交通阻塞已經成了天天上路時不得不面對的大難題。一旦堵車,不但耽誤各路人馬的時間,還會徒增車里車外人的煩躁情緒。如何解決這個城市「痼疾」?
英國學者對螞蟻研究後表示,也許人類可以從小小的螞蟻身上得到一些啟示。螞蟻雖小,可在「行車走路」方面卻比人類技高一籌。研究人員介紹說,數百萬的螞蟻大軍通常都會很「耐得住寂寞」,它們只簡單地沿著一種道路結構前進,以此來保證隊伍能夠盡快到達目的地,不會因道路選擇而延誤時間。與人類相比,假如要從A地到達B地,螞蟻大軍已經摸索出了一套邏輯性和成功率高得多的方法。
生物學家說,螞蟻大軍日復一日地不停搬家、趕路,它們的出行策略也許對那些在城市中穿梭往返的人們能夠有所啟發,減輕出行壓力。蟻群已形成了自己行之有效的「交通網路」,它們幾乎是「盲目」地遵循這一路線,不存一絲懷疑。對各個蟻群中每個成員來說,能夠「精早虧察確」地貫徹行進路線是至關重要的。
科學家說,即便它們的視力不如人類,大腦也比人類小得多,蟻群所遵循的行為規則也及其簡單,這套辦法也確實發揮了作用。其實,螞蟻的世界也是一個小社會,與都市叢林中生活的人類有許多相似之處。它們與人類一樣,都面臨廢物處理、管理機構、交通出行等問題。如果我們能夠意識到自然界中有許多問題都得到了「完美」解決,那麼人類就應該做得更好才對。
科學家說,不同之處在於,人類是自私的。每個人都想快點去上班,不會去關心其他的人。如果我們的司機都能更加耐心一些,螞蟻世界中簡單的交通規則在人類這里說不定也能行得通陸茄。
在印度,人們常用一種特製的小盒子捕捉猴子。在安置好的盒子里放上美味的堅果,盒子上開一個小口,剛好能插進猴子的前爪,但只要猴子抓住堅果不放,其爪子就抽不出來。這樣它要麼放下果子,繼續自己的自由,要麼就抓緊果子,等著被收拾。絕大部分的猴子是抓住果子不放,以致被獵人輕而易舉地捉住。人也常常陷空梁入此種境地,把好東西放到盒子里的人就能控制住到盒子里拿東西的人。不過只要我們願意放棄這種好處,就不會被他人所控制
蜘蛛與科學家
清晨,你看見屋檐上掛著一張蜘蛛網,可能引不起什麼興趣。可是你知道嗎,這種不招人喜歡的昆蟲,卻吸引了許多科學家的注意。
蜘蛛的腿里沒有一點肌肉,卻非常靈活,原來,它的腿里充滿一種液體,蜘蛛可以隨時調節這種液體的壓強,用來支配8條腿的運動,在網上進退自如。這種方法在物理學上叫作液壓傳動。許多液壓機械就是受此啟發而發明的。
我們知道,蜜蜂的六角形蜂房是最節省材料的建築設計,而蜘蛛網的結構更能贏得數學家的贊嘆!蜘蛛網看上去是呈「八卦」形的復雜幾何圖形,你用直尺和圓規也很難畫得這么勻稱,這么美。蜘蛛是按照一種高級幾何曲線來織網的,那是一種「對數螺線」的無窮曲線,要用復雜公式來計算。小小的蜘蛛卻能輕易織出如此復雜圖形,這裡面的秘密吸引了很多科學家。
蜘蛛最吸引人的是「紡織器」。原來它體內絲囊中有膠液,腹部後端有吐絲器,吐絲器有許多小孔;膠液通過小孔,被附著物拉扯變細變長,凝成細絲。一根蛛絲是很多細絲合並而成的。人們受到啟發設計出人造絲、人造纖維的噴絲頭,在紡織業引起了一場革命。
人們研究蜘蛛的主要目的是向它要絲。人類養蠶得到絲,織成美麗的綢緞。但養蠶很辛苦,需要大量桑葉,對飼養溫度、濕度要求嚴格,還須嚴防蠶生病。生產1kg蠶絲,需要5500多個蠶繭,因此綢緞價格昂貴。而蜘蛛則不那麼嬌貴,到處都可以生存,許多科學家都希望能直接向蜘蛛要絲。法國科學家卜翁織成了世界上第一副「蛛絲手套」,輕盈透明,轟動一時。但問題是,飼養蜘蛛也非易事,蜘蛛要吃昆蟲,有時會自相殘殺。另外蜘蛛不會作繭,到處吐絲也不好控制。經過計算,生產1kg蛛絲,居然需要150萬個蜘蛛。因而批量生產蛛絲實在困難,必須另想辦法。
生物學家的最新研究帶來希望,這就是基因工程。科學家將蜘蛛體內生產蛛絲的基因,移植到一種細菌體內,使細菌有分泌蛛絲膠液的能力,大量繁殖培養後,可利用這種蛛絲膠液。這種膠液的拉力強度大,有彈性,不易斷裂,容易染色,手感好,是一種很有發展前途的「人造蛛絲」。也有報道說,將蜘蛛的成絲基因移植到山羊體內,使山羊奶變成蛛絲膠液,這樣得到的膠液更快更多。
「人造蛛絲」還有更新更重要的用途,比如織成高強度的防彈背心,很輕又透氣,比傳統的沉重防彈衣要強多了。另據最新報道,科學家製成「電鍍蜘蛛絲」,將極細的蛛絲電鍍一層金屬,成為強度極高的」納米導線」,直徑僅有100nm。這種導線的研究成功,又將引起微電子器件製造業的一場革!
你瞧,小小蜘蛛身上的學問還真不少呢!
冰蟲被稱為地球上惟一凍不死的生物,具有科學家理想中外星生命的特質。科學家認為冰蟲這種罕見的耐寒體質可以證明在外星球上也可能存在像冰蟲一樣的耐寒生物。它們在冰中自由行走,在極地低溫下活躍生存,稍微升溫便化成一團粘稠。《西雅圖時報》2月21日報道,美國生物學家將聯合美國宇航局和《國家地理雜志》投入巨資研究極地冰蟲,希望據此在探索外星生命的旅程上邁出一大步。
極地冰蟲是少數活躍在極地低溫下的生物之一。它們被生物學家稱為,最大的無脊椎動物,冰封大地中最活躍的生物。極地冰蟲生活在終年積雪的冰川地帶。在美國阿拉斯加、英國哥倫比亞和俄勒岡州靠近極地的冰川區都可以發現它們身影。它們個頭非常小,在雪地里就像一絲細細的小黑線。
它們可能是世界上最不怕冷的動物。在冰川地區刺骨的寒溫下,其他動物幾乎被凍成冰棒,甚至連細胞都凍得「咯咯」作響。然而這種低溫對於極地冰蟲來說卻是最舒適的生活環境。科學家發現,冰蟲的細胞膜和細胞酶在低溫下正常新陳代謝,細胞膜保持固有的彈性。
冰蟲不僅抗凍還耐餓。科學家曾把幾只冰蟲放在冰箱里研究。兩年過去了,不吃不喝的冰蟲在冷藏室里依然頑強地生存著。
但冰蟲也有致命的缺點———怕熱。冰蟲抵禦高溫的能力異常脆弱,只要溫度高於四攝氏度,冰蟲細胞膜就溶化,細胞內的酶也化成一堆乾草模樣的粘稠物。
穿冰之謎: 破冰有術?
圍繞冰蟲的眾多難解之謎中,最令人匪夷所思的是冰蟲可以在固體冰塊中自由穿行。誰也不知道它們是怎麼破冰而出。
有的科學家說,冰蟲可能順著冰中的縫隙鑽出冰面;還有的人猜測冰蟲有破冰術。多名生物學家猜想,冰蟲體內可能含有化冰物質。每當它們穿冰而行時,體內細胞釋放出能量,把周圍的冰塊融化,形成一條通道,就像是「滾燙的刀子切化了黃油」。
一名研究雪地動物的專家說,在眾多雪地跳蚤、雪地線蟲和雪地蜘蛛中,冰蟲是最神奇的動物。北極熊厚厚的皮毛使它與外界低溫隔絕,自身又可以儲存能量。南極鱈血液內有防凍劑,使它在冰天雪地中照常生活。然而渾身赤裸、微小的冰蟲靠什麼來保暖,甚至穿冰?生物學家普策爾說:「當溫度下降時,冰蟲體內馬上製造能量。就像往油箱里加汽油。」
藏身之謎:冬天絕跡?
冰蟲的生活方式也充滿奧秘。它們總是生活在終年積雪的冰川地帶,行蹤隱秘。一到夏天大規模的冰蟲就破冰而出,出來搜尋食物。據尋找冰蟲的研究者說,稍不留神就可能踩死上萬只纏繞在一起的冰蟲。
冰蟲日落而出,日出而息。夏天太陽升起之前,冰蟲紛紛躲回冰層。太陽落山後冰蟲從洞穴中出來,搜尋海藻、花粉和其他可以消化的殘渣作食物。所以它們的學名叫「solifugus」,即躲避太陽。
到了冬天,冰蟲聚集地大都大雪封山,沒有海藻或者其他食物,它們就躲在地下。但至今為止,沒有人知道冰蟲如何在地底過冬。一到冬天冰蟲似乎絕跡。科學家懷疑它們躲在雪底冬眠。不過最近研究者發現如果挖的足夠深,在冬天也可能看見冰蟲。美國兩名生物學家曾多次到終年積雪的雷尼克山中挖冰蟲。他們至今找到的冰蟲都藏身在3米以下的地洞中。
揭開謎底:就可能找到外星生命
冰蟲被稱為地球上惟一凍不死的生物,具有科學家理想中外星生命的特質。科學家認為冰蟲這種罕見的耐寒體質可以證明在外星球上也可能存在像冰蟲一樣的耐寒生物。
2005年,美國宇航局(NASA)出資20萬美元資助冰蟲的研究項目。NASA認為冰蟲能夠在如此惡劣的環境中生活自若,本身就證明木星的冰球或者其他星球上可能也存在類似的外星生物。
美國《國家地理雜志》也注意到了冰蟲,資助研究者尋找冰蟲。《國家地理雜志》認為,冰蟲在器官移植方面的價值遠比它所代表的外星生命更有現實意義。冰蟲細胞能夠在低溫下保持正常新陳代謝。而移植的器官在冷藏過程中卻消耗能量,快速萎縮。如果冰蟲新陳代謝的秘密能夠揭開,醫生就可以用化學和葯物使器官保存更長久。
1887年,美國西雅圖著名攝影家柯蒂斯首次發現了冰蟲,為它取名「雪鰻」。但很少有人關注。近年來全球變暖使極地動物瀕臨滅絕,冰蟲才慢慢進入研究者的視線。美國華盛頓一所大學的生物研究生本·李把冰蟲選為自己的畢業論文課題。李說:「冰蟲現在是炙手可熱,對於它的研究幾乎空白,然而它卻是如此奇妙。」
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文人眼中的「冰蟲」
文人的想像力確實豐富,早在20世紀初冰蟲就出現在了作家的筆觸中,一些書籍和詩歌也能見到冰蟲的身影。這僅有不到5厘米長,生活在厚厚的冰雪之下的小蟲子,那時就已經是詩人眼中愛情的見證,生命的感言了。
作家羅伯特·塞維斯在他的作品中多次提到這種神奇的小蟲子。尤其是一部小說中的著名詩歌《98的痕跡》:「在那片淡藍雪天之地,置身地之無極;極地平原的光影中,北極熊在歡唱歌舞;啊,你是我的心肝、我的生命、 我的靈魂;當極地的冰蟲歸巢時,我將見到你。」
而本·李也不僅僅在尋找研究著冰蟲本身,他還有一個目標就是熟記塞維斯的140行長詩《藍色雪山》:
當一切變的清晰,你走近羞怯的觀望,小小的蟲子擁擠在一起,伸著藍色的鼻子,為了生命延續,它們尋找一切養分,它們互相咀嚼彼此的尾巴,直到頑強的活下去。
被詩人如此的鍾愛,也許就是因為它們在那樣惡劣的環境中依然能夠生存。但是在未來的50年,由於全球變暖,它們賴以生存的冰雪就要慢慢消失,到那時冰蟲也將成為一種滅絕的動物,人類可能只能在詩歌中感嘆它們的神奇了
『柒』 科學家從老虎身上發明了什麼
蜻蜓-飛機;順風耳-電話;青蛙—快速掃描系統 蒼蠅-氣味探測器 螳螂—鐮刀 雞蛋-建築物 科學家研究了蝙(biān)蝠(fú)飛行的秘(mì)密,從中得到啟示,發明了雷達。可以說,蝙蝠是人類的老師。 其實,自然界可以充當人類「老師」的生物何止蝙蝠一種? 人類自古就想像鳥兒一樣飛上藍天。科學家認真研究了鳥類飛行的原理,終於在1903年發明了飛機。三十年以後,由於收音機速度的不斷提高,經常發生機翼(yì)因劇烈抖動而破碎的現象,造成機毀人亡的慘(cǎn)禍(huò)。過了好久好久,人類才找到了防止這類事故的方法。其實蜻蜓早就解決了這個問題。原來,每隻蜻蜓的翅膀末端,都有一塊比周圍略重一些的厚斑點,這就是防止翅膀顫抖的關鍵。早知道這一點,科學家可以少花多少精力啊!現在,飛機設計師吸取了這一教訓,注意研究蒼蠅、蚊子、蜜蜂等的飛行方法,造出了許多具有各種優良效能的新式飛機。 從前,在大海中航行的輪船,雖然頭是尖尖的,但總是開不快。而有圓圓的大頭的鯨,卻常常輕而易舉地超過海輪。什麼原因呢頃顫激?科學家們仔細研究了鯨,發現它的外形是一種極為理想的「流線體」,而「流線體」在水中受到的阻力是最小的。後來工程師模仿(fǎng)鯨的形體,改進了船體的設計,大大提高了輪船舴的速度。 一個人握住一個雞蛋使勁地捏,可是無論怎樣用力,也不能把雞蛋捏碎。薄薄的雞蛋殼怎麼這樣堅固呢?科學家懷著極大的興趣研究了這個問題,終於發現薄薄的蛋殼之所以能承受這么大的壓力,是因為它能夠把受到的壓力均勻(yún)地分散到蛋殼的各個部分。建築師根據這種「薄殼結構」的特點,設計出許多既輕便又省料的建築物。人民大會堂和北京火車站以及其他很多著名建築,屋頂都是這種「薄殼結構」。 蒼蠅 蠅眼照相機 蝙蝠 雷達 海豚 聲納 鳥 飛機 昆蟲 液壓裝置 蛇 紅外線 魚 潛水艇 蜘蛛 人造纖維 烏龜 裝甲車 貓眼 夜視儀 此外,人們
琴納——天花征服者
琴納是英國一位非常有責任心的醫生,他看到許多人因為得這個病而死去, 感到非常的傷心,他發誓一定要想出一個好辦法來對付這個病毒。 有一天,他去統計村裡死於天花這個病毒的人數。他挨家挨戶登記的時候, 發現差不多每家都有被天花奪去生命的人, 可是當他檢查到一個奶牛廠時, 看見 了一個奇怪的現象: 奶牛廠的擠奶姑娘竟沒有一個死於天花或變成麻子的。 這是 怎麼回事啊?琴納猜想, 這一定與牛有關。 於是他就問擠奶姑娘 「你們的牛會不 會得天花啊?」擠奶姑娘告訴他說「牛也會得的,可是牛死去的很少,也不會變 成麻子,只是面板上會有一些小膿包。」琴納想: 「擠奶姑娘不得天花可與牛的 天花有關。」也許是牛的抵抗力很強,所以得了天花也是很輕微的,擠奶姑娘在 擠奶的時候手指沾到了牛的濃漿, 也得了天花, 但從牛的身上傳染的天花反應卻 是很輕微的。 他還發現得過一次的人以後再也不會得天花了。 也許是他們得了一 次以後人體就會產生一種 「免疫力」洞氏 。 擠奶姑娘得了一次輕微的天花以後也獲得 了免疫力。
經過了 8 年的努力, 琴納終於發現: 從牛身上獲得的濃漿, 接種到人的身上, 會像擠奶姑娘那得輕微天花,以後就不患天花了。
鳥給人的啟示鳥對人類的貢獻是眾所周知的。鳥類還有一種特殊的作用,這就是它啟發了人類的智慧,為人類探求理想的技術裝置或交通工具,提供了原理和藍圖。可以說,在結構、功能、通訊等方面,鳥類是人類的老師,許多現代科學技術問題,科學家常常需要去請教鳥類。鷹擊長空,鴿翔千里,鳥類可以在空中自由飛行,這對人類是多麼大的吸引和激勵啊!傳說,在2000多年前,我國的著名工匠魯班,曾研究和製造過木鳥。據歷史文獻記載,1900多年前,我國就有人把鳥羽綁在一雀襪起,做成翅膀,能夠滑翔百步以外。400多年以前,義大利人達·芬奇根據對鳥類的觀察和研究,設計了撲翼機,試圖用腳蹬的動來撲動飛行。後來,經過許多科學家的試驗,人們才弄清鳥類定翼滑翔的機理,認識到機翼必須像鳥翼那樣前緣厚,後緣薄,構成曲面才能產生升力,再加上工業提供了輕質的金屬材料和大功率發動機,終於在1903年發明了飛機,實現了幾千年來人類渴望飛上天空的理想。人類自從發明了飛機,飛上天空以後,就在不斷地對飛機進行革新改造,不論是體積、載重、速度,都很快超過了鳥類。現代飛機已經比任何鳥類都飛得更快、更遠、更高,尤其是近年來出現的各種飛行器,可以到星際間航行,更是鳥類所望塵莫及的。盡管這樣,在某些飛行技術和飛行器的結構上,人造的飛機仍然不如鳥類那麼完善而且精緻,更不要說消耗能源方面了。例如,金鴴可以連續在海洋上空飛行4000多公里,而體重只減少60克,如果飛機能用這種效率飛行,那將會節省許多燃料。鳥類的翅膀具有許多特殊功能和結構,使得它們不僅善於飛行,而且會表演許多「特技」,這些特技還是目前人類的技術難以達到的。小小的蜂鳥是鳥中的「直升機」,它既可以垂直起落,又可以退著飛。在吮吸花蜜時,它不像蜜蜂那樣停落在花上,而是懸停於空中。這是多麼巧妙的飛行啊。製造具有蜂鳥飛行特性的垂直起落飛機,已經成為許多飛機設計師夢寐以求的願望。鷹的眼睛是異常敏銳的。翱翔在兩三千米高空的雄鷹,兩眼掃視地面,它能夠從許多相對運動著的景物中發現兔子、老鼠,並且敏捷地俯沖而下,一舉捕獲。鷹眼還具有對運動目標敏感、調節迅速等特點,它能准確無誤地識別目標。現代電子光學技術的發展,使我們有可能研究一種類似鷹眼的系統,幫助飛行員識別地面目標,同時可以控制導彈。候鳥的遷徙路程,短則幾百公里,長則幾千公里。但是,它們總能准確地到達世世代代選定的目的地。這說明候鳥有極好的導航本領。科學家們早已對這些現象展開了研究,認為鳥類所以有很好的導航本領,是因為它們都有各自的特殊感覺器官,能夠感覺和分析自然界不同地域環境因素的變化,從而辨認方向,尋找遷徙路線。有的靠辨認太陽的位置,利用太陽作定向標;有的靠辨認星星的方位,利用星象導航;有的靠感覺地球磁場的變化,利用地磁導航;還有的利用地球的重力場導航。弄清鳥類導航的原理之後,仿生學家和設計師就可以模仿製造各種小巧可靠的導航儀器,為發展航空、航海事業做出貢獻。在企鵝的啟示下,人們設計了一種新型汽車——「企鵝牌極地越野汽車」。這種汽車用寬闊的底部貼在雪面上,用輪勺推動前進,這樣不僅解決了極地運輸問題,而且也可以在泥濘地帶行駛。
應該是潛艇的側舵
發明了細菌武器
不是發明了什麼,而是人們從螞蟻身上學會了"團結就是力量",只要大家團結起來,小小的螞蟻也可以搬動比它大好多倍的食物。
當然不是這么回事,發明滑鼠的人發明了滑鼠之後發現後面有根連線線,有點像老鼠,所以直接就叫它mouse(老鼠),延用至今,滑鼠的發明與老鼠無關。
科學家從豬身上發明了防毒面具
細心的人回會注意到防毒面具的外形和豬嘴極為相似,這是為什麼呢?莫非防毒面具的發明和豬嘴有關?事實確實如此。
在第一次世界大戰期間,德軍曾與英法聯軍為爭奪比利時伊泊爾地區展開激戰,雙方對峙半年之久。1915年,德軍為了打破歐洲戰場長期僵持的局面,第一次使用了化學毒劑。他們在陣地前沿設定了5730個盛有氯氣的鋼瓶,朝著英法聯軍陣地的順風方向開啟瓶蓋,把180噸氯氣釋放出去。頓時,一片綠色煙霧騰起,並以每秒三米的速度向對方的陣地飄移,一直擴散到聯軍陣地縱身達25 公里處,結果致使5萬英法聯軍士兵中毒死亡,戰場上的大量野生動物也相繼中毒喪命。
可是奇怪的事情發生了,這一地區的野豬竟意外的生存下來。這件事引起了科學家的極大興趣。經過實地考察,仔細研究後,終於發現是野豬喜歡用嘴拱地的習性,使它們免於一死。當野豬聞到強烈的 *** 性氣味後,就用嘴拱地,以逃避氣味的 *** 。而泥土被野豬拱動後其顆粒就變得較為松軟,對毒氣起到了過濾和吸附的作用。由於野豬巧妙地利用了大自然賜予它的防毒面具,所以它們能在這場氯氣的浩劫中倖免於難。
根據這一發現,科學家們很快就設計、製造出了第一批防毒面具。但這種防毒面具沒有直接採用泥土作為吸附劑,而是使用吸附能力很強的活性炭,而豬嘴的形狀能裝入較多的活性炭。所以,盡管吸附劑的效能越來越優良,但它酷似豬嘴的基本樣式卻一直沒有改變。
防毒面具可以說是模仿豬嘴的一件傑作。
1、科學家模仿某些貝殼製成外殼堅硬的坦克
由於貝殼的斜面具有拱形結構的特點具有緩沖的效能,於是坦克的前裝甲得到了改進,厚裝甲的斜面一炮打過去都被彈飛了,
2、根據袋鼠又發明了「助跑器「
袋鼠跳躍每一次可跳5米以上,有時甚至可以跳10米多遠,人們根據袋鼠的方式,就發明了「助跑器。
『捌』 求建築中的仿生學~~~
仿生學
蒼蠅,是細菌的傳播者,誰都討厭它。可是蒼蠅的楫翅(又叫平衡棒)是「天然導航儀」,人們模仿它製成了「振動陀螺儀」。這種儀器目前已經應用在火箭和高速飛機上,實現了自動駕駛。蒼蠅的眼睛是一種「復眼」,由30O0多隻小眼組成,人們模仿它製成了「蠅眼透鏡」。「蠅眼透鏡」是用幾百或者幾千塊小透鏡整齊排列組合而成的,用它作鏡頭可以製成「蠅眼照相機」,一次就能照出千百張相同的相片。這種照相機已經用於印刷製版和大量復制電子計算機的微小電路,大大提高了工效和質量。「蠅眼透鏡」是一種新型光學元件,它的用途很多。
自然界形形色色的生物,都有著怎樣的奇異本領?它們的種種本領,給了人類哪些啟發?模仿這些本領,人類又可以造出什麼樣的機器?這里要介紹的一門新興科學——仿生學。
鳥兒展翅可在空中自由飛翔。據《韓非子》記載魯班用竹木作鳥「成而飛之,三日不下」。然而人們更希望仿製鳥兒的雙翅使自己也飛翔在空中。早在四百多年前,義大利人利奧那多·達·芬奇和他的助手對鳥類進行仔細的解剖,研究鳥的身體結構並認真觀察鳥類的飛行。設計和製造了一架撲翼機,這是世界上第一架人造飛行器。
以上這些模仿生物構造和功能的發明與嘗試,可以認為是人類仿生的先驅,也是仿生學的萌芽。
【發人深省的對比】
人類仿生的行為雖然早有雛型,但是在20世紀40年代以前,人們並沒有擾伍自覺地把生物作為設計思想和創造發明的源泉。科學家對於生物學的研究也只停留在描述生物體精巧的結構和完美的功能上。而工程技術人員更多的依賴於他們卓越的智慧,辛辛苦苦的努力,進行著人工發明。他們很少有意識的向生物界學習。但是,以下幾個事實可以說明:人們在技術上遇到的某些難題,生物界早在千百萬年前就曾出現,而且在進化過程中就已解決了,然而人類卻沒有從生物界得到應有的啟示。
首先是對生物原型的研究。根據生產實際提出的具體課題,將研究所得的生物資料予以簡化,吸收對技術要求有益的內容,取消與生產技術要求無關的因素,得到一個生物模型;第二階段是將生物模型提供的資料進行數學分析,並使其內在的聯系抽象化,用數學的語言把生物模型「翻譯」成具有一定意義的數學模型;最後數學模型製造出含李芹可在工程技術上進行實驗的實物模型。當然在生物的模擬過程中,不僅僅是簡單的仿生,更重要的是在仿生中有創新。經過實踐——認識——再實踐的多次重復,才能使模擬出來的東西越來越符合生產的需要。這樣模擬的結果,使最終建成的機器設備將與生物原型不同,在某些方面甚上超過生物原型的能力。例如今天的飛機在許多方面都超過了鳥類的飛行能力,電子計算機在復雜的計算中要比人的計算能力迅速而可靠。
仿生學的基本研究方法使它在生物學的研究中表現出一個突出的特點,就是整體性。從仿生學的整體來看,它把生物看成是一個能與內外環境進行聯系和控制的復雜系統。它的任務就是研究復雜系統內各部分之間的相互關系以及整個系統的行為和狀態。生物最基本的特徵就是生物的自我更新和自我復制,它們與外界的聯系是密不可分的。生物從環境中獲得物質談畢和能量,才能進行生長和繁殖;生物從環境中接受信息,不斷地調整和綜合,才能適應和進化。長期的進化過程使生物獲得結構和功能的統一,局部與整體的協調與統一。仿生學要研究生物體與外界刺激(輸入信息)之間的定量關系,即著重於數量關系的統一性,才能進行模擬。為達到此目的,採用任何局部的方法都不能獲得滿意的效果。因此,仿生學的研究方法必須著重於整體。
仿生學的研究內容是極其豐富多彩的,因為生物界本身就包含著成千上萬的種類,它們具有各種優異的結構和功能供各行業來研究。自從仿生學問世以來的二十幾年內,仿生學的研究得到迅速的發展,且取得了很大的成果。就其研究范圍可包括電子仿生、機械仿生、建築仿生、化學仿生等。隨著現代工程技術的發展,學科分支繁多,在仿生學中相應地開展對口的技術仿生研究。例如:航海部門對水生動物運動的流體力學的研究;航空部門對鳥類、昆蟲飛行的模擬、動物的定位與導航;工程建築對生物力學的模擬;無線電技術部門對於人神經細胞、感覺器宮和神經網路的模擬;計算機技術對於腦的模擬似及人工智慧的研究等。在第一屆仿生學會議上發表的比較典型的課題有:「人造神經元有什麼特點」、「設計生物計算機中的問題」、「用機器識別圖像」、「學習的機器」等。從中可以看出以電子仿生的研究比較廣泛。仿生學的研究課題多集中在以下三種生物原型的研究,即動物的感覺器官、神經元、神經系統的整體作用。以後在機械仿生和化學仿生方面的研究也隨之開展起來,近些年又出現新的分支,如人體的仿生學、分子仿生學和宇宙仿生學等。
總之,仿生學的研究內容,從模擬微觀世界的分子仿生學到宏觀的宇宙仿生學包括了更為廣泛的內容。而當今的科學技術正是處於一個各種自然科學高度綜合和互相交叉、滲透的新時代,仿生學通過模擬的方法把對生命的研究和實踐結合起來,同時對生物學的發展也起了極大的促進作用。在其它學科的滲透和影響下,使生物科學的研究在方法上發生了根本的轉變;在內容上也從描述和分析的水平向著精確和定量的方向深化。生物科學的發展又是以仿生學為渠道向各種自然科學和技術科學輸送寶貴的資料和豐富的營養,加速科學的發展。閃此,仿生學的科研顯示出無窮的生命力,它的發展和成就將為促進世界整體科學技術的發展做出巨大的貢獻。
【仿生學的研究范圍】
仿生學的研究范圍主要包括:力學仿生、分子仿生、能量仿生、信息與控制仿生等。
◇力學仿生,是研究並模仿生物體大體結構與精細結構的靜力學性質,以及生物體各組成部分在體內相對運動和生物體在環境中運動的動力學性質。例如,建築上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建築,模仿股骨結構建造的立柱,既消除應力特別集中的區域,又可用最少的建材承受最大的載荷。軍事上模仿海豚皮膚的溝槽結構,把人工海豚皮包敷在船艦外殼上,可減少航行揣流,提高航速;
◇分子仿生,是研究與模擬生物體中酶的催化作用、生物膜的選擇性、通透性、生物大分子或其類似物的分析和合成等。例如,在搞清森林害蟲舞毒蛾性引誘激素的化學結構後,合成了一種類似有機化合物,在田間捕蟲籠中用千萬分之一微克,便可誘殺雄蟲;
◇能量仿生,是研究與模仿生物電器官生物發光、肌肉直接把化學能轉換成機械能等生物體中的能量轉換過程;
◇信息與控制仿生,是研究與模擬感覺器官、神經元與神經網路、以及高級中樞的智能活動等方面生物體中的信息處理過程。例如,根據象鼻蟲視動反應製成的「自相關測速儀」可測定飛機著陸速度。根據鱟復眼視網膜側抑制網路的工作原理,研製成功可增強圖像輪廓、提高反差、從而有助於模糊目標檢測的—些裝置。已建立的神經元模型達100種以上,並在此基礎上構造出新型計算機。
模仿人類學習過程,製造出一種稱為「感知機」的機器,它可以通過訓練,改變元件之間聯系的權重來進行學習,從而能實現模式識別。此外,它還研究與模擬體內穩態,運動控制、動物的定向與導航等生物系統中的控制機制,以及人-機系統的仿生學方面。
某些文獻中,把分子仿生與能量仿生的部分內容稱為化學仿生,而把信息和控制仿生的部分內容稱為神經仿生。
仿生學的范圍很廣,信息與控制仿生是一個主要領域。一方面由於自動化向智能控制發展的需要,另一方面是由於生物科學已發展到這樣一個階段,使研究大腦已成為對神經科學最大的挑戰。人工智慧和智能機器人研究的仿生學方面——生物模式識別的研究,大腦學習記憶和思維過程的研究與模擬,生物體中控制的可靠性和協調問題等——是仿生學研究的主攻方面。
控制與信息仿生和生物控制論關系密切。兩者都研究生物系統中的控制和信息過程,都運用生物系統的模型。但前者的目的主要是構造實用人造硬體系統;而生物控制論則從控制論的一般原理,從技術科學的理論出發,為生物行為尋求解釋。
最廣泛地運用類比、模擬和模型方法是仿生學研究方法的突出特點。其目的不在於直接復制每一個細節,而是要理解生物系統的工作原理,以實現特定功能為中心目的。—般認為,在仿生學研究中存在下列三個相關的方面:生物原型、數學模型和硬體模型。前者是基礎,後者是目的,而數學模型則是兩者之間必不可少的橋梁。
由於生物系統的復雜性,搞清某種生物系統的機制需要相當長的研究周期,而且解決實際問題需要多學科長時間的密切協作,這是限制仿生學發展速度的主要原因。
【仿生學的現象】
蒼蠅與宇宙飛船
令人討厭的蒼蠅,與宏偉的航天事業似乎風馬牛不相及,但仿生學卻把它們緊密地聯系起來了。
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,遠在幾千米外的氣味也能嗅到。但是蒼蠅並沒有「鼻子」,它靠什麼來充當嗅覺的呢? 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「鼻子」只有一個「鼻孔」與外界相通,內含上百個嗅覺神經細胞。若有氣味進入「鼻孔」,這些神經立即把氣味刺激轉變成神經電脈沖,送往大腦。大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈沖的不同,就可區別出不同氣味的物質。因此,蒼蠅的觸角像是一台靈敏的氣體分析儀。
仿生學家由此得到啟發,根據蒼蠅嗅覺器的結構和功能,仿製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。就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上,將引導出來的神經電信號經電子線路放大後,送給分析器;分析器一經發現氣味物質的信號,便能發出警報。這種儀器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。
這種小型氣體分析儀,也可測量潛水艇和礦井裡的有害氣體。利用這種原理,還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結構原理中。
從螢火蟲到人工冷光
自從人類發明了電燈,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變成可見光,其餘大部分都以熱能的形式浪費掉了,而且電燈的熱射線有害於人眼。那麼,有沒有隻發光不發熱的光源呢? 人類又把目光投向了大自然。
在自然界中,有許多生物都能發光,如細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等,而且這些動物發出的光都不產生熱,所以又被稱為「冷光」。
在眾多的發光動物中,螢火蟲是其中的一類。螢火蟲約有1 500種,它們發出的冷光的顏色有黃綠色、橙色,光的亮度也各不相同。螢火蟲發出冷光不僅具有很高的發光效率,而且發出的冷光一般都很柔和,很適合人類的眼睛,光的強度也比較高。因此,生物光是一種人類理想的光。
科學家研究發現,螢火蟲的發光器位於腹部。這個發光器由發光層、透明層和反射層三部分組成。發光層擁有幾千個發光細胞,它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質。在熒光酶的作用下,熒光素在細胞內水分的參與下,與氧化合便發出熒光。螢火蟲的發光,實質上是把化學能轉變成光能的過程。
早在40年代,人們根據對螢火蟲的研究,創造了日光燈,使人類的照明光源發生了很大變化。近年來,科學家先是從螢火蟲的發光器中分離出了純熒光素,後來又分離出了熒光酶,接著,又用化學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閃光燈。由於這種光沒有電源,不會產生磁場,因而可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作。
現在,人們已能用摻和某些化學物質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生電,僅僅是魚類就有500餘種 。人們將這些能放電的魚,統稱為「電魚」。
各種電魚放電的本領各不相同。放電能力最強的是電鰩、電鯰和電鰻。中等大小的電鰩能產生70伏左右的電壓,而非洲電鰩能產生的電壓高達220伏;非洲電鯰能產生350伏的電壓;電鰻能產生500伏的電壓,有一種南美洲電鰻竟能產生高達880伏的電壓,稱得上電擊冠軍,據說它能擊斃像馬那樣的大動物。
電魚放電的奧秘究竟在哪裡?經過對電魚的解剖研究, 終於發現在電魚體內有一種奇特的發電器官。這些發電器是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細胞構成的。由於電魚的種類不同,所以發電器的形狀、位置、電板數都不一樣。電鰻的發電器呈棱形,位於尾部脊椎兩側的肌肉中;電鰩的發電器形似扁平的腎臟,排列在身體中線兩側,共有200萬塊電板;電鯰的發電器起源於某種腺體,位於皮膚與肌肉之間,約有500萬塊電板。單個電板產生的電壓很微弱,但由於電板很多,產生的電壓就很大了。
電魚這種非凡的本領,引起了人們極大的興趣。19世紀初,義大利物理學家伏特,以電魚發電器官為模型,設計出世界上最早的伏打電池。因為這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,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電器官,那麼,船舶和潛水艇等的動力問題便能得到很好的解決。
水母的順風耳
「燕子低飛行將雨,蟬鳴雨中天放晴。」生物的行為與天氣的變化有一定關系。沿海漁民都知道,生活在沿岸的魚和水母成批地游向大海,就預示著風暴即將來臨。
水母,又叫海蜇,是一種古老的腔腸動物,早在5億年前,它就漂浮在海洋里了。這種低等動物有預測風暴的本能,每當風暴來臨前,它就游向大海避難去了。
原來,在藍色的海洋上,由空氣和波浪摩擦而產生的次聲波 (頻率為每秒8—13次),總是風暴來臨的前奏曲。這種次聲波人耳無法聽到,小小的水母卻很敏感。仿生學家發現,水母的耳朵的共振腔里長著一個細柄,柄上有個小球,球內有塊小小的聽石,當風暴前的次聲波沖擊水母耳中的聽石時,聽石就剌激球壁上的神經感受器,於是水母就聽到了正在來臨的風暴的隆隆聲。
仿生學家仿照水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳風暴預測儀,相當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,當接受到風暴的次聲波時,可令旋轉360°的喇叭自行停止旋轉,它所指的方向,就是風暴前進的方向;指示器上的讀數即可告知風暴的強度。這種預測儀能提前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。
開放分類:
生物、自然科學、自然、仿生學、學科
『玖』 有哪些動物是人類的老師
蝙蝠:我也是人類的老師!在夜間飛行,即使一根小小的電線,我也能避開.想知道我怎麼做到的嗎,告訴你:我一邊飛,一邊從嘴裡發出一種聲音,叫超聲波.這種聲音你們人類是聽不見的,超聲波像波浪一樣向前推進,遇到障礙物就反射回來,我們聽見了,就立刻改變方向!厲害吧!
回答者: 903589201 - 初入江湖 二級 3-10 20:31
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。
17、生物學家通過對蛛絲的研究製造出高級絲線,抗撕斷裂降落傘與臨時吊橋用的高強度纜索。
18、船和潛艇來自人們對魚類和海豚的模仿。
19、響尾蛇導彈等就是科學家模仿蛇的「熱眼」功能和其舌上排列著一種似照相機裝置的天然紅外線感知能力的原理,研製開發出來的現代化武器。
20、火箭升空利用的是水母、墨魚反沖原理。
21、科研人員通過研究變色龍的變色本領,為部隊研製出了不少軍事偽裝裝備。 22、白蟻不僅使用膠粘劑建築它們的土堆,還可以通過頭部的小管向敵人噴射膠粘劑。於是人們按照同樣的原理製造了工作的武器—一塊干膠炮彈。
23、美國空軍通過毒蛇的「熱眼」功能,研究開發出了微型熱感測器。
24、人類還利用蛙跳的原理設計了蛤蟆夯。
25、人類模仿警犬的高靈敏嗅覺製成了用於偵緝的「電子警犬」。
26、科學家根據野豬的鼻子測毒的奇特本領製成了世界上第一批防毒面具。
27、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
28、鋸子學的是螳螂臂,或鋸齒草。
29、蒼耳屬植物獲取靈感發明了尼龍搭扣。
30、嗅覺靈敏的龍蝦為人們製造氣味探測儀提供了思路。
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根據鱟復眼視網膜側抑制網路的工作原理,研製成功可增強圖像輪廓、提高反差、從而有助於模糊目標檢測的—些裝置。已建立的神經元模型達100種以上,並在此基礎上構造出新型計算機。
雷達是從蝙蝠身上得來的靈感,為軍事上做出了貢獻。
像現在的電腦是仿造人類的大腦而發明出來的。
汽車是從馬車仿造而來的。
科研人員模仿蓮葉的自凈原理,美國已經開始研究如何將這種自凈原理用於汽車製造,使駕車族不必再日日洗車。上海也已研製出具有自潔效應的納米塗料,其乾燥成膜過程中,塗層表面會形成類似荷葉的凹凸形貌,構築一層疏水層.
鯊魚皮膚-連體鯊魚裝。這種鯊魚裝仿造了海中霸王鯊魚的皮膚結構,泳衣上設計了一些粗糙的齒狀凸起,能有效地引導水流,並收緊身體,避免皮膚和肌肉的顫動。
第二代鯊魚裝又增加了一些新的亮點,加入了一種叫做「彈性皮膚」的材料,可使人在水中受到的阻力減少4%。此外,還增加了兩個附件,附在前臂上由鈦硅樹脂做成的緩沖器能使運動員游起來更加輕松;附在胸前和肩後的振動控制系統能幫助引導水流。
模擬海蜇感受次聲波的器官,科技人員設計出一種「水母耳」儀器,可提前15小時左右預報風暴。它由喇叭、接受次聲波的共振器和把這種振動轉變為電脈沖的轉換器以及指示器組成。將這種儀器安裝在船的前甲板上,喇叭做360°旋轉。當它接收到8赫茲-13赫茲的次聲波時,旋轉自動停止,喇叭所指示的方向,就是風暴將要來臨的方向。指示器還可以告訴人們風暴的強度。
如德國輪胎設計專家根據跑行中的貓前爪墊的功能和蜘蛛網的柔順結構及其穩定性,設計出一種AMC墊型輪胎,其表面的柔軟性和硬性網狀結構設計,具有較大的抓地性和運行精度,增加了輪胎與地面的摩擦力,使剎車距離從現在的19米縮短為9米,大大提高了安全性.
德國米勒公司新設計的一款洗衣機內桶表面結構仿造蜂巢和龜背殼形狀,所洗的衣服非常干凈,但洗滌過程卻非常柔順,不傷衣料。
奧托根據鸛的翅膀製造的滑翔機成功的在Brandenburger村飛行了250米,而且他也取得了 「滑翔機之父」的稱號。
科學家從箭魚長針狀突起受到啟發,用於超音速飛機刺破高速飛行時產生的音障;從鯨的造型開發出潛水艇;從海豚頭部氣囊產生振動發射超聲波遇到目標被反射而研製出聲納.
蜜蜂與偏振定向器,蜜蜂採集花粉而不迷路,是因為頭上有一對復眼,每隻復眼由6300個單元組成,光線進入眼晶體後,通過晶錐到達含有感光色素的感光束。感光色素分子對偏振光特別敏感,因而具有良好的定向功能。特別是在烏雲蔽日的情況下,也能根據太陽方位的變化進行時間、方向的校正。科學家受益於蜜蜂偏振光定向本領,研製出偏振定向器用於飛機、艦船。
響尾蛇與熱定位器,響尾蛇的視力幾乎為零,但其鼻子上的頰窩器官具有熱定位功能,對0.001攝氏度的溫差都能感覺出來,且反應時間不超過0.1秒。即使爬蟲、小獸等在夜間入睡後,憑借它們身體所發出的熱能,響尾蛇就能感知並敏捷地前往捕食。科學家根據響尾蛇這一奇特功能,研製出現代夜視儀、空對空響尾蛇導彈以及仿生紅外探測器.
鴿子與預警雷達,鴿子的視網膜主要由外層的視錐體、中層的雙極細胞、後層的神經細胞以及視頂蓋構成,能對亮度、邊緣、方向以及運動等發生特殊反應,所以人們稱鴿眼為「神目」。科學家通過模仿研製出鴿眼電子模型,用於預警雷達系統,提升了探測能力。 夜蛾與超聲波報警器,夜蛾胸腹之間有一對叫作鼓膜器的特殊聽覺器官,可以從很強的背景雜訊中分辨出蝙蝠發出的超聲波,其身上厚密的絨毛還能吸收蝙蝠發射的探測超聲波,從而在天敵面前處於「隱身」狀態。科學家通過把夜蛾身上絨毛狀的材料用於飛機、艦船等裝備,大大減少了目標被雷達、紅外線和超聲波發現的概率。
長頸鹿與抗荷飛行服,長頸鹿脖子很長,腦子與心臟的距離大約是3米,要使血液能輸送到頭上,血壓相對要高,大約是人體的兩倍。但當長頸鹿低頭喝水時,血液卻沒有一股腦地湧向頭部。原來是裹在長頸鹿身體表面的一層厚皮起了作用。長頸鹿低頭時,厚皮緊緊地箍住了血管,限制了血壓,使其不會因血壓突然升高而發生意外。 依照長頸鹿厚皮原理設計的抗荷飛行服,飛行員穿上後在一定程度上起到了限制血壓的作用。當飛機加速時,抗荷飛行服還能壓縮空氣,亦能對血管產生一定的壓力,就此而言比長頸鹿的厚皮更高明了一步
回答者: shenfafafa - 經理 四級 3-10 20:39
人類從鯨的身上學會了潛水艇;
人類從蜻蜓的身上學會了飛機的平衡:
科學家研究了蝙(biān)蝠(fú)飛行的秘(mì)密,從中得到啟示,發明了雷達。可以說,蝙蝠是人類的老師。
其實,自然界可以充當人類「老師」的生物何止蝙蝠一種?
人類自古就想像鳥兒一樣飛上藍天。科學家認真研究了鳥類飛行的原理,終於在1903年發明了飛機。三十年以後,由於收音機速度的不斷提高,經常發生機翼(yì)因劇烈抖動而破碎的現象,造成機毀人亡的慘(cǎn)禍(huò)。過了好久好久,人類才找到了防止這類事故的方法。其實蜻蜓早就解決了這個問題。原來,每隻蜻蜓的翅膀末端,都有一塊比周圍略重一些的厚斑點,這就是防止翅膀顫抖的關鍵。早知道這一點,科學家可以少花多少精力啊!現在,飛機設計師吸取了這一教訓,注意研究蒼蠅、蚊子、蜜蜂等的飛行方法,造出了許多具有各種優良性能的新式飛機。
從前,在大海中航行的輪船,雖然頭是尖尖的,但總是開不快。而有圓圓的大頭的鯨,卻常常輕而易舉地超過海輪。什麼原因呢?科學家們仔細研究了鯨,發現它的外形是一種極為理想的「流線體」,而「流線體」在水中受到的阻力是最小的。後來工程師模仿(fǎng)鯨的形體,改進了船體的設計,大大提高了輪船舴的速度。
一個人握住一個雞蛋使勁地捏,可是無論怎樣用力,也不能把雞蛋捏碎。薄薄的雞蛋殼怎麼這樣堅固呢?科學家懷著極大的興趣研究了這個問題,終於發現薄薄的蛋殼之所以能承受這么大的壓力,是因為它能夠把受到的壓力均勻(yún)地分散到蛋殼的各個部分。建築師根據這種「薄殼結構」的特點,設計出許多既輕便又省料的建築物。人民大會堂和北京火車站以及其他很多著名建築,屋頂都是這種「薄殼結構」。
此外,人們模仿袋鼠造出了會跳躍的越野汽車,模仿某些貝殼製成了外殼堅固的坦克……
廣大生物界真是人類的好「老師」啊!
回答者: Q棒J - 試用期 一級 3-10 21:22
蜻蜓——直升機
蜂眼——照相機鏡頭
鳥——飛機
蝴蝶——衛星
蝙蝠---雷達
海鷗--水上飛機
雞蛋--薄殼結構
鯨--輪船
葉子——輪子
潛水艇的形狀——魚的梭型外形
袋鼠--越野汽車
貝殼--坦克
蟻群行車走路策略也許對人類有所啟發
螞蟻大軍出行技高一籌
現代都市中,交通阻塞已經成了天天上路時不得不面對的大難題。一旦堵車,不但耽誤各路人馬的時間,還會徒增車里車外人的煩躁情緒。如何解決這個城市「痼疾」?
英國學者對螞蟻研究後表示,也許人類可以從小小的螞蟻身上得到一些啟示。螞蟻雖小,可在「行車走路」方面卻比人類技高一籌。研究人員介紹說,數百萬的螞蟻大軍通常都會很「耐得住寂寞」,它們只簡單地沿著一種道路結構前進,以此來保證隊伍能夠盡快到達目的地,不會因道路選擇而延誤時間。與人類相比,假如要從A地到達B地,螞蟻大軍已經摸索出了一套邏輯性和成功率高得多的方法。
生物學家說,螞蟻大軍日復一日地不停搬家、趕路,它們的出行策略也許對那些在城市中穿梭往返的人們能夠有所啟發,減輕出行壓力。蟻群已形成了自己行之有效的「交通網路」,它們幾乎是「盲目」地遵循這一路線,不存一絲懷疑。對各個蟻群中每個成員來說,能夠「精確」地貫徹行進路線是至關重要的。
科學家說,即便它們的視力不如人類,大腦也比人類小得多,蟻群所遵循的行為規則也及其簡單,這套辦法也確實發揮了作用。其實,螞蟻的世界也是一個小社會,與都市叢林中生活的人類有許多相似之處。它們與人類一樣,都面臨廢物處理、管理機構、交通出行等問題。如果我們能夠意識到自然界中有許多問題都得到了「完美」解決,那麼人類就應該做得更好才對。
科學家說,不同之處在於,人類是自私的。每個人都想快點去上班,不會去關心其他的人。如果我們的司機都能更加耐心一些,螞蟻世界中簡單的交通規則在人類這里說不定也能行得通。
在印度,人們常用一種特製的小盒子捕捉猴子。在安置好的盒子里放上美味的堅果,盒子上開一個小口,剛好能插進猴子的前爪,但只要猴子抓住堅果不放,其爪子就抽不出來。這樣它要麼放下果子,繼續自己的自由,要麼就抓緊果子,等著被收拾。絕大部分的猴子是抓住果子不放,以致被獵人輕而易舉地捉住。人也常常陷入此種境地,把好東西放到盒子里的人就能控制住到盒子里拿東西的人。不過只要我們願意放棄這種好處,就不會被他人所控制
蜘蛛與科學家
清晨,你看見屋檐上掛著一張蜘蛛網,可能引不起什麼興趣。可是你知道嗎,這種不招人喜歡的昆蟲,卻吸引了許多科學家的注意。
蜘蛛的腿里沒有一點肌肉,卻非常靈活,原來,它的腿里充滿一種液體,蜘蛛可以隨時調節這種液體的壓強,用來支配8條腿的運動,在網上進退自如。這種方法在物理學上叫作液壓傳動。許多液壓機械就是受此啟發而發明的。
我們知道,蜜蜂的六角形蜂房是最節省材料的建築設計,而蜘蛛網的結構更能贏得數學家的贊嘆!蜘蛛網看上去是呈「八卦」形的復雜幾何圖形,你用直尺和圓規也很難畫得這么勻稱,這么美。蜘蛛是按照一種高級幾何曲線來織網的,那是一種「對數螺線」的無窮曲線,要用復雜公式來計算。小小的蜘蛛卻能輕易織出如此復雜圖形,這裡面的秘密吸引了很多科學家。
蜘蛛最吸引人的是「紡織器」。原來它體內絲囊中有膠液,腹部後端有吐絲器,吐絲器有許多小孔;膠液通過小孔,被附著物拉扯變細變長,凝成細絲。一根蛛絲是很多細絲合並而成的。人們受到啟發設計出人造絲、人造纖維的噴絲頭,在紡織業引起了一場革命。
人們研究蜘蛛的主要目的是向它要絲。人類養蠶得到絲,織成美麗的綢緞。但養蠶很辛苦,需要大量桑葉,對飼養溫度、濕度要求嚴格,還須嚴防蠶生病。生產1kg蠶絲,需要5500多個蠶繭,因此綢緞價格昂貴。而蜘蛛則不那麼嬌貴,到處都可以生存,許多科學家都希望能直接向蜘蛛要絲。法國科學家卜翁織成了世界上第一副「蛛絲手套」,輕盈透明,轟動一時。但問題是,飼養蜘蛛也非易事,蜘蛛要吃昆蟲,有時會自相殘殺。另外蜘蛛不會作繭,到處吐絲也不好控制。經過計算,生產1kg蛛絲,居然需要150萬個蜘蛛。因而批量生產蛛絲實在困難,必須另想辦法。
生物學家的最新研究帶來希望,這就是基因工程。科學家將蜘蛛體內生產蛛絲的基因,移植到一種細菌體內,使細菌有分泌蛛絲膠液的能力,大量繁殖培養後,可利用這種蛛絲膠液。這種膠液的拉力強度大,有彈性,不易斷裂,容易染色,手感好,是一種很有發展前途的「人造蛛絲」。也有報道說,將蜘蛛的成絲基因移植到山羊體內,使山羊奶變成蛛絲膠液,這樣得到的膠液更快更多。
「人造蛛絲」還有更新更重要的用途,比如織成高強度的防彈背心,很輕又透氣,比傳統的沉重防彈衣要強多了。另據最新報道,科學家製成「電鍍蜘蛛絲」,將極細的蛛絲電鍍一層金屬,成為強度極高的」納米導線」,直徑僅有100nm。這種導線的研究成功,又將引起微電子器件製造業的一場革!
你瞧,小小蜘蛛身上的學問還真不少呢!
冰蟲被稱為地球上惟一凍不死的生物,具有科學家理想中外星生命的特質。科學家認為冰蟲這種罕見的耐寒體質可以證明在外星球上也可能存在像冰蟲一樣的耐寒生物。它們在冰中自由行走,在極地低溫下活躍生存,稍微升溫便化成一團粘稠。《西雅圖時報》2月21日報道,美國生物學家將聯合美國宇航局和《國家地理雜志》投入巨資研究極地冰蟲,希望據此在探索外星生命的旅程上邁出一大步。
極地冰蟲是少數活躍在極地低溫下的生物之一。它們被生物學家稱為,最大的無脊椎動物,冰封大地中最活躍的生物。極地冰蟲生活在終年積雪的冰川地帶。在美國阿拉斯加、英國哥倫比亞和俄勒岡州靠近極地的冰川區都可以發現它們身影。它們個頭非常小,在雪地里就像一絲細細的小黑線。
它們可能是世界上最不怕冷的動物。在冰川地區刺骨的寒溫下,其他動物幾乎被凍成冰棒,甚至連細胞都凍得「咯咯」作響。然而這種低溫對於極地冰蟲來說卻是最舒適的生活環境。科學家發現,冰蟲的細胞膜和細胞酶在低溫下正常新陳代謝,細胞膜保持固有的彈性。
冰蟲不僅抗凍還耐餓。科學家曾把幾只冰蟲放在冰箱里研究。兩年過去了,不吃不喝的冰蟲在冷藏室里依然頑強地生存著。
但冰蟲也有致命的缺點———怕熱。冰蟲抵禦高溫的能力異常脆弱,只要溫度高於四攝氏度,冰蟲細胞膜就溶化,細胞內的酶也化成一堆乾草模樣的粘稠物。
穿冰之謎: 破冰有術?
圍繞冰蟲的眾多難解之謎中,最令人匪夷所思的是冰蟲可以在固體冰塊中自由穿行。誰也不知道它們是怎麼破冰而出。
有的科學家說,冰蟲可能順著冰中的縫隙鑽出冰面;還有的人猜測冰蟲有破冰術。多名生物學家猜想,冰蟲體內可能含有化冰物質。每當它們穿冰而行時,體內細胞釋放出能量,把周圍的冰塊融化,形成一條通道,就像是「滾燙的刀子切化了黃油」。
一名研究雪地動物的專家說,在眾多雪地跳蚤、雪地線蟲和雪地蜘蛛中,冰蟲是最神奇的動物。北極熊厚厚的皮毛使它與外界低溫隔絕,自身又可以儲存能量。南極鱈血液內有防凍劑,使它在冰天雪地中照常生活。然而渾身赤裸、微小的冰蟲靠什麼來保暖,甚至穿冰?生物學家普策爾說:「當溫度下降時,冰蟲體內馬上製造能量。就像往油箱里加汽油。」
藏身之謎:冬天絕跡?
冰蟲的生活方式也充滿奧秘。它們總是生活在終年積雪的冰川地帶,行蹤隱秘。一到夏天大規模的冰蟲就破冰而出,出來搜尋食物。據尋找冰蟲的研究者說,稍不留神就可能踩死上萬只纏繞在一起的冰蟲。
冰蟲日落而出,日出而息。夏天太陽升起之前,冰蟲紛紛躲回冰層。太陽落山後冰蟲從洞穴中出來,搜尋海藻、花粉和其他可以消化的殘渣作食物。所以它們的學名叫「solifugus」,即躲避太陽。
到了冬天,冰蟲聚集地大都大雪封山,沒有海藻或者其他食物,它們就躲在地下。但至今為止,沒有人知道冰蟲如何在地底過冬。一到冬天冰蟲似乎絕跡。科學家懷疑它們躲在雪底冬眠。不過最近研究者發現如果挖的足夠深,在冬天也可能看見冰蟲。美國兩名生物學家曾多次到終年積雪的雷尼克山中挖冰蟲。他們至今找到的冰蟲都藏身在3米以下的地洞中。
揭開謎底:就可能找到外星生命
冰蟲被稱為地球上惟一凍不死的生物,具有科學家理想中外星生命的特質。科學家認為冰蟲這種罕見的耐寒體質可以證明在外星球上也可能存在像冰蟲一樣的耐寒生物。
2005年,美國宇航局(NASA)出資20萬美元資助冰蟲的研究項目。NASA認為冰蟲能夠在如此惡劣的環境中生活自若,本身就證明木星的冰球或者其他星球上可能也存在類似的外星生物。
美國《國家地理雜志》也注意到了冰蟲,資助研究者尋找冰蟲。《國家地理雜志》認為,冰蟲在器官移植方面的價值遠比它所代表的外星生命更有現實意義。冰蟲細胞能夠在低溫下保持正常新陳代謝。而移植的器官在冷藏過程中卻消耗能量,快速萎縮。如果冰蟲新陳代謝的秘密能夠揭開,醫生就可以用化學和葯物使器官保存更長久。
1887年,美國西雅圖著名攝影家柯蒂斯首次發現了冰蟲,為它取名「雪鰻」。但很少有人關注。近年來全球變暖使極地動物瀕臨滅絕,冰蟲才慢慢進入研究者的視線。美國華盛頓一所大學的生物研究生本·李把冰蟲選為自己的畢業論文課題。李說:「冰蟲現在是炙手可熱,對於它的研究幾乎空白,然而它卻是如此奇妙。」
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文人眼中的「冰蟲」
文人的想像力確實豐富,早在20世紀初冰蟲就出現在了作家的筆觸中,一些書籍和詩歌也能見到冰蟲的身影。這僅有不到5厘米長,生活在厚厚的冰雪之下的小蟲子,那時就已經是詩人眼中愛情的見證,生命的感言了。
作家羅伯特·塞維斯在他的作品中多次提到這種神奇的小蟲子。尤其是一部小說中的著名詩歌《98的痕跡》:「在那片淡藍雪天之地,置身地之無極;極地平原的光影中,北極熊在歡唱歌舞;啊,你是我的心肝、我的生命、 我的靈魂;當極地的冰蟲歸巢時,我將見到你。」
而本·李也不僅僅在尋找研究著冰蟲本身,他還有一個目標就是熟記塞維斯的140行長詩《藍色雪山》:
當一切變的清晰,你走近羞怯的觀望,小小的蟲子擁擠在一起,伸著藍色的鼻子,為了生命延續,它們尋找一切養分,它們互相咀嚼彼此的尾巴,直到頑強的活下去。
被詩人如此的鍾愛,也許就是因為它們在那樣惡劣的環境中依然能夠生存。但是在未來的50年,由於全球變暖,它們賴以生存的冰雪就要慢慢消失,到那時冰蟲也將成為一種滅絕的動物,人類可能只能在詩歌中感嘆它們的神奇了
『拾』 雞蛋殼模仿生物是坦克嗎
雞蛋殼模仿生物不是坦克。坦克有沒有用仿生學原理不好說,有說用烏龜的,不過個人認為不太靠譜。
根據雞蛋結構 採用仿生學原理發明薄殼結構
薄殼結構
殼,是一種曲面構件,主要承受各種作用產生的中面內的力.薄殼結構為曲面的薄壁結構,按曲面生成的形式分筒殼、圓頂薄殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼等,材料大多採用鋼筋混凝土.殼體能充分利用材料強度,同時又能將承重與圍護兩種功能融合為一.實際工程中還可利用對空間曲面的切削與組合,形成造型奇特新穎且能適應各種平面的建築,但較為費工和費模板.1.筒殼(柱面薄殼):是單向有曲率的薄殼,由殼身、側邊緣構件和橫隔組成.橫隔間的距離為殼體的跨度l↓1,側邊構件間距離為殼體的波長l↓昌鉛2.當l↓1/l↓2≥1時為長殼,l↓1/l↓22<1為短殼.2.圓頂薄殼:是正高斯曲率的旋轉曲面殼,由殼面與支座環組成,殼面厚度做得很薄,一般為曲率半徑的1/600,跨度可以很大.支座環對圓頂殼起箍的作用,並通過它將整個薄殼擱納塌置在支承構件上.3.雙曲扁殼(微彎平板):一拋物線沿另一正交的拋物線平移形成的曲面,其頂點處矢高f與底面短邊邊長之比不應超過1/5.雙洞迅圓曲扁殼由殼身及周邊四個橫隔組成,橫隔為帶拉桿的拱或變高度的梁.適用於覆蓋跨度為20~50米的方形或矩形平面(其長短邊之比不宜超過2)的建築物.4.雙曲拋物面殼:一豎向拋物線(母線)沿另一凸向與之相反的拋物線(導線)平行移動所形成的曲面.此種曲面與水平面截交的曲線為雙曲線,故稱為雙曲拋物面殼.工程中常見的各種扭殼也為其中一種類型,因其容易製作,穩定性好,容易適應建築功能和造型需要,故應用較廣泛.
望採納謝謝