Ⅰ 什麼是生物
生物是有生命的個體,包括病毒、細菌、真菌、植物、動物等,生物的最基本特徵是新陳代謝。可分為三大類,動物、植物、微生物。
一、動物
動物分為無脊椎動物和脊椎動物兩大類。科學家已經鑒別出46900多種脊椎動物。包括鯉魚、黃魚等魚類動物,蛇、蜥蜴等爬行類動物,青蛙、娃娃魚等兩棲類動物,鳥類以及紅熊貓等哺乳類動物等。
科學家們還發現了130多萬種無脊椎動物。這些動物中多數是昆蟲,昆蟲中多數是甲蟲。鼻涕蟲、蚯蚓,烏賊、牡蠣、紅海星、水母,蜘蛛,珊瑚蟲、放射蟲、蛔蟲、豬肉絛蟲、沙蠶、蝸牛、蛞蝓等都屬於無脊椎動物。
二、植物
植物共有六大器官:根、莖、葉、花、果實、種子。莖是植物體中軸部分。直立或匍匐於水中,莖上生有分枝,分枝頂端具有分生細胞,進行頂端生長。莖一般分化成短的節和長的節間兩部分,莖具有輸導營養物質和水分以及支持葉、花和果實在一定空間的作用。有的莖還具有光合作用、貯藏營養物質和繁殖的功能。
葉是維管植物營養器官之一,功能為進行光合作用合成有機物,並有蒸騰作用提供根系從外界吸收水和礦質營養的動力。花是具有繁殖功能的變態短枝。果實主要是作為傳播種子的媒介。種子具有繁殖和傳播的作用,種子還有種種適於傳播或抵抗不良條件的結構,為植物的種族延續創造了良好的條件。
三、微生物
微生物是一切肉眼看不見或看不清楚的微小生物的總稱。它們是一些個體微小、構造簡單的低等生物。大多為單細胞,少數為多細胞,還包括一些沒有細胞結構的生物。
在中國,微生物被劃分為以下8大類:細菌、病毒、真菌、放線菌、立克次體、支原體、衣原體、螺旋體。
Ⅱ 生物是通過什麼,什麼和什麼,從什麼,從什麼,種類由什麼地發展著,進化著
遺傳、變異、自然選擇,低等到高等、簡單到復雜、少到多
Ⅲ 人類從哪些生物身上得到啟示發明了什麼
你是問仿生學的應用嗎?
那我就說幾個吧.
蝙蝠——雷達;
蜘蛛網——人造纖維、建築(結構);
螳螂臂——鋸子
螢火蟲——人工冷光
Ⅳ 人類從哪些生物中得到啟示,發明了什麼東西
1、從蝙蝠和夜蛾發現了超聲波的作用,從而發明了雷達。2、根據海豚探尋食物的原理,發明了聲吶。3、根據魚類的特點,發明了鯊魚皮泳衣。4、根據鳥類的飛行特點,發明了滑翔機。希望採納,謝啦
Ⅳ 人類從什麼生物身上得到啟示發明了什麼
我把我知道的,和查到的從新整理了一下提供給你,供參考。
1.比較明顯的一個例子是飛機:確切的說,飛機是根據流體力學中空氣動力學原理製造出來的。不過人類很久以前,就嚮往像鳥兒一樣能在空中自由的飛翔,在飛機沒有出現以前,人類曾模仿鳥類做過多次飛行試驗,只是都沒有成功。也可以說,人類是受到了鳥兒的啟發,進而在流體力學理論的支持下,發明了飛機。「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。」引號內容引自網路。
2.蜻蜓:人類受其飛行能力(空中懸停)的啟發製造出了直升機,它為人類做出的另一大貢獻是,人類根據仿生學原理,模仿蜻蜓「復眼」的特出功能,製造出了「相控陣雷達」。
相控陣雷達(引自網路) : 我們知道,蜻蜓的每隻眼睛由許許多多個小眼組成,每個小眼都能成完整的像,這樣就使得蜻蜓所看到的范圍要比人眼大得多。與此類似,相控陣雷達的天線陣面也由許多個輻射單元和接收單元(稱為陣元)組成,單元數目和雷達的功能有關,可以從幾百個到幾萬個。這些單元有規則地排列在平面上,構成陣列天線。利用電磁波相干原理,通過計算機控制饋往各輻射單元電流的相位,就可以改變波束的方向進行掃描,故稱為電掃描。輻射單元把接收到的回波信號送入主機,完成雷達對目標的搜索、跟蹤和測量。每個天線單元除了有天線振子之外,還有移相器等必須的器件。不同的振子通過移相器可以被饋入不同的相位的電流,從而在空間輻射出不同方向性的波束。天線的單元數目越多,則波束在空間可能的方位就越多。這種雷達的工作基礎是相位可控的陣列天線,「相控陣」由此得名。
3.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,根據蒼蠅嗅覺器官的結構和功能,仿製成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。(引自網路)
4.蒼蠅,是細菌的傳播者,誰都討厭它。可是蒼蠅的楫翅,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。(引自網路)
5.最著名的例子要數蒸汽機:瓦特受到蒸汽將壺蓋頂起的啟發,而發明了蒸汽機。
牛頓根據蘋果落地,發現了萬有引力定律。
阿基米德在洗澡的時候感受到了水的浮力,從而發現了浮力定律。(這是我自己想到的)
6.每當說道人類受到大自然的啟發時,人們往往很容易就想到了高端發明,其實我們的生活中就有很多例子。
我們身上穿的衣服所用的面料,很早以前都是天然的動植物纖維(棉花、麻、毛、蠶絲)紡織而成,如今的各種化纖纖維都是根據這些動植物纖維的性質製造出來的。(我覺得應該是這樣)
7.我們每天都要面對的「鏡子」,就是早期的人類發現了在水中、冰面里自己的倒影,受到的啟發,進而發現光滑的表面可以顯出自己的模樣,最終發明了鏡子。(同上)
8.刀、斧是古人被鋒利的石頭劃破了手腳,受到啟發首先製作出了石刀石斧,有了金屬以後才逐步有了今天的刀斧。。。。。 (同上)
9.有些人把今天的「船」的發明與「魚聯系在一起,其實不然。人類最早的船是古人根據木頭能漂浮在水面的現象,進而將木頭或竹子捆紮在一起做成的「木筏」或竹筏。直到人類掌握了浮力定律才逐步演變成木船,掌握了金屬冶煉和機械動力(蒸汽機,內燃機)後,才有了今天的各種用途的大小金屬體船隻。。。。。不過人類根據仿生學原理,模仿多種魚類、豚類等流線型軀體,對船隻進行了改進道是真的。 (因為在人類還沒有對魚類進行深入觀察和研究時,人類很早就製造出了「船」,所以我認為模仿魚來造船是不可能的。)
10.火箭是根據煙花發明的,其動力也是源自對飛行的嚮往(模仿鳥類)。火箭是現代發射人造衛星和宇宙飛船的運載工具,是我們祖先首先發明的。起初,只是用於過年過節放煙火時使用,到13世紀,人們把火箭用作戰爭武器,以後傳入歐洲。
第一個想到利用火箭飛天的人是聰明的中國人——明朝的萬戶。14世紀末期,明朝的士大夫萬戶把47個自製的火箭綁在椅子上,自己坐在椅子上,雙手舉著大風箏。設想利用火箭的推力,加上風箏的力量飛起。不幸火箭爆炸,萬戶也為此獻出了生命 。(引自網路)
建議你到網路,查仿生學詞條,也許會對你有所幫助。本來我以前回答網友類似的提問時,也曾把蝙蝠啟發人類發明雷達作為答案,其實這是錯的,你看了「仿生學」詞條後就會明白,我已把蝙蝠哪一條改掉了。
Ⅵ 人們從什麼生物身上得到啟示發明了什麼
1.比較明顯的一個例子是飛機:確切的說,飛機是根據流體力學中空氣動力學原理製造出來的.不過人類很久以前,就嚮往像鳥兒一樣能在空中自由的飛翔,在飛機沒有出現以前,人類曾模仿鳥類做過多次飛行試驗,只是都沒有成功.也可以說,人類是受到了鳥兒的啟發,進而在流體力學理論的支持下,發明了飛機.「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.」引號內容引自網路.
2.蜻蜓:人類受其飛行能力(空中懸停)的啟發製造出了直升機,它為人類做出的另一大貢獻是,人類根據仿生學原理,模仿蜻蜓「復眼」的特出功能,製造出了「相控陣雷達」.
相控陣雷達(引自網路) : 我們知道,蜻蜓的每隻眼睛由許許多多個小眼組成,每個小眼都能成完整的像,這樣就使得蜻蜓所看到的范圍要比人眼大得多.與此類似,相控陣雷達的天線陣面也由許多個輻射單元和接收單元(稱為陣元)組成,單元數目和雷達的功能有關,可以從幾百個到幾萬個.這些單元有規則地排列在平面上,構成陣列天線.利用電磁波相干原理,通過計算機控制饋往各輻射單元電流的相位,就可以改變波束的方向進行掃描,故稱為電掃描.輻射單元把接收到的回波信號送入主機,完成雷達對目標的搜索、跟蹤和測量.每個天線單元除了有天線振子之外,還有移相器等必須的器件.不同的振子通過移相器可以被饋入不同的相位的電流,從而在空間輻射出不同方向性的波束.天線的單元數目越多,則波束在空間可能的方位就越多.這種雷達的工作基礎是相位可控的陣列天線,「相控陣」由此得名.
3.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,根據蒼蠅嗅覺器官的結構和功能,仿製成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.(引自網路)
4.蒼蠅,是細菌的傳播者,誰都討厭它.可是蒼蠅的楫翅,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.(引自網路)
5.最著名的例子要數蒸汽機:瓦特受到蒸汽將壺蓋頂起的啟發,而發明了蒸汽機.
牛頓根據蘋果落地,發現了萬有引力定律.
阿基米德在洗澡的時候感受到了水的浮力,從而發現了浮力定律.(這是我自己想到的)
6.每當說道人類受到大自然的啟發時,人們往往很容易就想到了高端發明,其實我們的生活中就有很多例子.
我們身上穿的衣服所用的面料,很早以前都是天然的動植物纖維(棉花、麻、毛、蠶絲)紡織而成,如今的各種化纖纖維都是根據這些動植物纖維的性質製造出來的.(我覺得應該是這樣)
7.我們每天都要面對的「鏡子」,就是早期的人類發現了在水中、冰面里自己的倒影,受到的啟發,進而發現光滑的表面可以顯出自己的模樣,最終發明了鏡子.(同上)
8.刀、斧是古人被鋒利的石頭劃破了手腳,受到啟發首先製作出了石刀石斧,有了金屬以後才逐步有了今天的刀斧. (同上)
9.有些人把今天的「船」的發明與「魚聯系在一起,其實不然.人類最早的船是古人根據木頭能漂浮在水面的現象,進而將木頭或竹子捆紮在一起做成的「木筏」或竹筏.直到人類掌握了浮力定律才逐步演變成木船,掌握了金屬冶煉和機械動力(蒸汽機,內燃機)後,才有了今天的各種用途的大小金屬體船隻.不過人類根據仿生學原理,模仿多種魚類、豚類等流線型軀體,對船隻進行了改進道是真的. (因為在人類還沒有對魚類進行深入觀察和研究時,人類很早就製造出了「船」,所以我認為模仿魚來造船是不可能的.)
10.火箭是根據煙花發明的,其動力也是源自對飛行的嚮往(模仿鳥類).火箭是現代發射人造衛星和宇宙飛船的運載工具,是我們祖先首先發明的.起初,只是用於過年過節放煙火時使用,到13世紀,人們把火箭用作戰爭武器,以後傳入歐洲.
第一個想到利用火箭飛天的人是聰明的中國人——明朝的萬戶.14世紀末期,明朝的士大夫萬戶把47個自製的火箭綁在椅子上,自己坐在椅子上,雙手舉著大風箏.設想利用火箭的推力,加上風箏的力量飛起.不幸火箭爆炸,萬戶也為此獻出了生命 .
Ⅶ 什麼是生物
生物是具有動能的生命體,也是一個物體的集合,而個體生物指的是生物體,與非生物相對。
1、生物具備合成代謝以及分解代謝,這是互相相反的兩個過程,並且可以繁殖下去, 這是生命現象的基礎。
2、生物由原核生物、真核生物及非細胞生物組成,包括動物、植物、細菌、真菌、病毒等,其特徵是可以進行新陳代謝。
3、自然界是由生物和非生物的物質和能量組成的,無生命的(包括物質和能量)叫做非生物,新陳代謝是生物與非生物最本質的區別。
(7)從什麼生物擴展閱讀:
1、生物是一門研究生命現象和生命活動規律的學科。它是農學、林學、醫學和環境科學的基礎。社會的發展,人類文明的進步,個人生活質量的提高,都要靠生物學的發展和應用。
2、生物體的共同物質基礎是:在基本組成物質中都含有蛋白質和核酸。 生物體的結構基礎是:除病毒等少數種類以外,生物體都是由細胞構成的。
3、生物的個體發育是指受精卵經過細胞分裂(有絲分裂)、組織分化和器官形成,直到發育成性成熟個體的過程。
4、生物多樣性指的是地球上生物圈中所有的生物,即動物、植物、微生物,以及它們所擁有的基因和生存環境。它包含三個層次:基因多樣性、物種多樣性、生態系統多樣性。
Ⅷ 我們從什麼生物那裡學到了什麼
仿生學
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。
Ⅸ 人們從哪些生物上,得到了哪些啟發,發明了什麼
現代的雷達——一種無線電定位和測距裝置:科學家研究發現蝙蝠不是靠眼睛,而是靠嘴、喉和耳朵組成的回聲定位系統.因為蝙蝠在飛行時發出超聲波,又能覺察出障礙物反射回來的超聲波.科學家據此設計出了現代的雷達——一種無線電定位和測距裝置
科學家通過對海豚游泳阻力小的研究發明了能提高魚雷航速的人工海豚皮;以及模仿袋鼠在沙漠運動形式的無輪汽車(跳躍機)等.
前蘇聯科學院動物研究所的科學家在企鵝的啟示下,他們設計了一種新型汽車--「企鵝」牌極地越野汽車.這種汽車的寬闊的底部,直接貼在雪面上,用輪勺撐動著前進,行駛速度可達50公里/小時.
科學家模仿昆蟲製造了太空機器人.
澳大利亞國立大學的一個科研小組通過對幾種昆蟲的研究,已經研製出一個小型的導航和飛行控制裝置.這種裝置可以用來裝備用於火星考察的小型飛行器.
英國科學家在仿生學啟發下,正在研製一種可以靠尾鰭擺動以S形「游水」的潛艇新式潛艇的主要創新之處是使用了被稱為「象鼻致動器」的裝置.「象鼻」由一組用薄而柔軟的材料做成的軟管組成,模仿肌肉活動,推動鰭的運動.這種新式潛艇可以充當水底掃雷潛艇,用來對付最輕微的聲響或干擾便會引爆的水雷.
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.
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.
Ⅹ 從什麼生物身上得到啟示
從蝙蝠身上學會了雷達,從青蛙身上發明了電子蛙眼,五彩的蝴蝶錦色粲然,如重月紋鳳蝶、褐脈金斑蝶等,尤其是螢光翼鳳蝶,其後翅在陽光下時而金黃,時而翠綠,有時還由紫變藍。科學家通過對蝴蝶色彩的研究,為軍事防禦帶來了極大的裨益。在二戰期間,德軍包圍了列寧格勒,企圖用轟炸機摧毀其軍事目標和其他防禦設施。蘇聯昆蟲學家施萬維奇根據當時人們對偽裝缺乏認識的情況,提出利用蝴蝶的色彩在花叢中不易被發現的道理,在軍事設施上覆蓋蝴蝶花紋般的偽裝。因此,盡管德軍費盡心機,但列寧格勒的軍事基地仍安然無惹,為贏得最後的勝利奠定了堅實的基礎。根據同樣的原理,後來人們還生產出了迷彩服,大大減少了戰斗中的傷亡。
人造衛星在太空中由於位置的不斷變化可引起溫度驟然變化,有時溫差可高達兩、三網路,嚴重影響許多儀器的正常工作。科學家們受蝴蝶身上的鱗片會隨陽光的照射方向自動變換角度而調節體溫的啟發,將人造衛星的控溫系統製成了葉片正反兩面輻射、散熱能力相差很大的百葉窗樣式,在每扇窗的轉動位置安裝有對溫度敏感的金屬絲,隨溫度變化可調節窗的開合,從而保持了人造衛星內部溫度的恆定,解決了航天事業中的一大難題。
甲蟲與仿生
屁步甲炮蟲自衛時,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地應用於航空事業中。
蜻蜓與仿生
蜻蜒通過翅膀振動可產生不同於周圍大氣的局部不穩定氣流,並利用氣流產生的渦流來使自己上升。蜻蜒能在很小的推力下翱翔,不但可向前飛行,還能向後和左右兩側飛行,其向前飛行速度可達72km/小時。此外,蜻蜒的飛行行為簡單,僅靠兩對翅膀不停地拍打。科學家據此結構基礎研製成功了直升飛機。飛機在高速飛行時,常會引起劇烈振動,甚至有時會折斷機翼而引起飛機失事。蜻蜒依靠加重的翅痣在高速飛行時安然無恙,於是人們仿效蜻蜒在飛機的兩翼加上了平衡重錘,解決了因高速飛行而引起振動這個令人棘手的問題。
為了研究滑翔飛行和碰撞的空氣動力學以及其飛行的效率,一個四葉驅動,用遠程水平儀控制的機動機翼(翅膀)模型被研製,並第一次在風洞內測試了各項飛行參數。
第二個模型試圖安裝一個以更快頻率飛行的翅膀,達到每秒18次震動的速度。有特色的是,這個模型採用了可變可調節前後兩對機翼之間相差的裝置。
研究的中心和長遠目標,是要研究使用「翅膀」驅動的飛機表現,以及與傳統的螺旋推動器驅動的飛機效率的比較等等。
蒼蠅與仿生
家蠅的特別之處在於它的快速的飛行技術,這使得它很難被人類抓住。即使在它的後面也很難接近它。它設想到了每一種情況,非常小心,並能快速移動。那麼,它是怎麼做到的呢?
昆蟲學家研究發現,蒼蠅的後翅退化成一對平衡棒。當它飛行時,平衡棒以一定的頻率進行機械振動,可以調節翅膀的運動方向,是保持蒼蠅身體平衡的導航儀。科學家據此原理研製成一代新型導航儀——振動陀螺儀,大大改進了飛機的飛行性能,可使飛機自動停止危險的滾翻飛行,在機體強烈傾斜時還能自動恢復平衡,即使是飛機在最復雜的急轉彎時也萬無一失。蒼蠅的復眼包含4000個可獨立成像的單眼,能看清幾乎360。范圍內的物體。在蠅眼的啟示下,人們製成了由1329塊小透鏡組成的一次可拍1329張高解析度照片的蠅眼照像機,在軍事、醫學、航空、航天上被廣泛應用。蒼蠅的嗅覺特別靈敏並能對數十種氣味進行快速分析且可立即作出反應。科學家根據蒼蠅嗅覺器官的結構,把各種化學反應轉變成電脈沖的方式,製成了十分靈敏的小型氣體分析儀,目前已廣泛應用於宇宙飛船、潛艇和礦井等場所來檢測氣體成分,使科研、生產的安全系數更為准確、可靠。
蜂類與仿生
蜂巢由一個個排列整齊的六稜柱形小蜂房組成,每個小蜂房的底部由3個相同的菱形組成,這些結構與近代數學家精確計算出來的——菱形鈍角109°28』,銳角70°32』完全相同,是最節省材料的結構,且容量大、極堅固,令許多專家贊嘆不止。人們仿其構造用各種材料製成蜂巢式夾層結構板,強度大、重量輕、不易傳導聲和熱,是建築及製造太空梭、宇宙飛船、人造衛星等的理想材料。蜜蜂復眼的每個單眼中相鄰地排列著對偏振光方向十分敏感的偏振片,可利用太陽准確定位。科學家據此原理研製成功了偏振光導航儀,早已廣泛用於航海事業中。
其它昆蟲與仿生
跳蚤的跳躍本領十分高強,航空專家對此進行了大量研究,英國一飛機製造公司從其垂直起跳的方式受到啟發,成功製造出了一種幾乎能垂直起落的鷂式飛機。現代電視技術根據昆蟲單復眼的構造特點,造出了大屏幕彩電,又可將一台台小彩電熒光屏組成一個大畫面,且可在同一屏幕上任意位置框出某幾個特定的小畫面,既可播映相同的畫面,又可播映不同的畫面。科學家根據昆蟲復眼的結構特點研製成功的多孔徑光學系統裝置,更易於搜索到目標,已在國外一些重要武器系統中應用。根據某些水生昆蟲的組成復眼的單眼之間相互抑制的原理,製成的側抑制電子模型,用於各類攝影系統,拍出的照片可增強圖像邊緣反差和突出輪廓,還可用來提高雷達的顯示靈敏度,也可用於文字和圖片識別系統的預處理工作。美國利用昆蟲復眼加工信息及定向導航原理,研製了具有很大實用價值的仿昆蟲復眼尋的末制導導引頭的工程模型。日本利用昆蟲形態及特性開發研製了六足機器人等工學機器和建築物的新構造方式。
未來展望
昆蟲在億萬年的進化過程中,隨著環境的變遷而逐漸進化,都在不同程度地發展著各自的生存本領。隨著社會的發展,人們對昆蟲的各種生命活動掌握得越來越多,越來越意識到昆蟲對人類的重要性,再加上信息技術特別是計算機新一代生物電子技術在昆蟲學上的應用,模擬昆蟲的感應能力而研製的檢測物質種類和濃度的生物感測器,參照昆蟲神經結構開發的能夠模仿大腦活動的計算機等等一系列的生物技術工程,將會由科學家的設想變為現實,並進入各個領域,昆蟲將會為人類做出更大的貢獻
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
海豚-----潛水艇
野豬的鼻子-----世界第一防毒面具
袋鼠-----沙漠運動的獨輪汽車
變色龍----軍事偽裝裝備