仿生学
作者:1230大爆炸 | 学校:乐乐课堂 | 时间:2017-04-23
科学家通过对大自然和动物界里发生的许多奇迹的仔细观察,建立了一门新兴的学科——仿生学。仿生学是集动物学、物理学、化学、心理学和工程技术相结合的一门独立的边缘科学。模拟动物的功能,以改进现有的和创立崭新的机械、建筑结构和新材料,仪器和工艺研究,创造出许多适用于生产、学习和人们生活的先进技术。
苍蝇,是细菌的传播者,谁都讨厌它。可是苍蝇的楫翅(又叫平衡棒)是“天然导航仪”,人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上,实现了自动驾驶。苍蝇的眼睛是一种“复眼”,由3000多只小眼组成,人们模仿它制成了“蝇眼透镜”。“蝇眼透镜”是用几百或者几千块小透镜整齐排列组合而成的,用它作镜头可以制成“蝇眼照相机”,一次就能照出千百张相同的相片。这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路,大大提高了工效和质量。“蝇眼透镜”是一种新型光 学元件,它的用途很多。
自然对方身份的是非得失生物,都有着各种的奇异本领,它们的种种本领,给了人类启发。模仿这些本领,人类又可以造出无数种的优良的机器。
水母的顺风耳
“燕子低飞行将雨,蝉鸣雨中天放晴。”生物的行为与天气的变化有一定关系。沿海渔民都知道,生活在沿岸的鱼和水母成批地游向大海,就预示着风暴即将来临。
水母,又叫海蜇,是一种古老的腔肠动物,早在5亿年前,它就漂浮在海洋里了。这种低等动物有预测风暴的本能,每当风暴来临前,它就游向大海避难去了。
原来,在蓝色的海洋上,由空气和波浪摩擦而产生的次声波 (频率为每秒8—13次),总是风暴来临的前奏曲。这种次声波人耳无法听到,小小的水母却很敏感。仿生学家发现,水母的耳朵的共振腔里长着一个细柄,柄上有个小球,球内有块小小的听石,当风暴前的次声波冲击水母耳中的听石时,听石就刺激球壁上的神经感受器,于是水母就听到了正在来临的风暴的隆隆声。
仿生学家仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,相当精确地模拟了水母感受次声波的器官。把这种仪器安装在舰船的前甲板上,当接受到风暴的次声波时,可令旋转360°的喇叭自行停止旋转,它所指的方向,就是风暴前进的方向;指示器上的读数即可告知风暴的强度。这种预测仪能提前15小时对风暴作出预报,对航海和渔业的安全都有重要意义。
从
萤火虫
到
人工冷光
自从
人类
发明了电灯,生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成
可见光
,其余大部分都以热能的形式浪费掉了,而且电灯的热
射线
有害于人眼。那么,有没有只发光不发热的
光源
呢?
人类又把目光投向了
大自然
。
在
自然界
中,有许多
生物
都能发光,如细菌、
真菌
、
蠕虫
、软体动物、
甲壳动物
、
昆虫
和鱼类等,而且这些
动物
发出
的光
都不产生热,所以又被称为“冷光”。
在众多的
发光动物
中,萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1
500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色,光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率,而且发出的冷光一般都很柔和,很适合
人类的眼睛
,光的强度也比较高。因此,生物光是一种人类理想的光。
科学家研究发现,萤火虫的
发光器
位于腹部。这个发光器由发光层、
透明层
和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光
细胞
,它们都含有
荧光素
和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下,荧光素在细胞内水分的参与下,与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光,实质上是把化学能转变成
光能
的过程。
早在40年代,人们根据对萤火虫的研究,创造了日光灯,使人类的
照明光源
发生了很大变化。近年来,科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素,后来又分离出了荧光酶,接着,又用
化学
方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源,不会产生
磁场
,因而可以在生物光源的
照明
下,做清除磁性水雷等工作。
现在,人们已能用掺和某些
化学物质
的方法得到类似
生物光
的冷光,作为安全照明用。