有哪些人类以生物为「老师」的例子?

1。一个很奇怪的小型气体分析仪,是从讨厌的苍蝇身上成功复制的。它已经被安装在飞船的驾驶舱内,用来检测舱内气体的成分。

2。从萤火虫到人工发光;

3。电鱼和伏特电池;

4。水母迎风耳,模仿水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳朵风暴预报器,可以提前15小时预报风暴,对航海和渔业安全具有重要意义。

5。根据蛙眼的视觉原理,人们已经成功研制出一种电子蛙眼。这种电子蛙眼可以像真蛙眼一样准确识别特定形状的物体。在雷达系统中安装电子蛙眼后,雷达的抗干扰能力大大提高。这种雷达系统可以快速准确地识别特定形状的飞机、船只和导弹。特别是可以辨别真假导弹,防止假的混淆真的。

电子蛙眼也广泛应用于机场和交通要道。在机场,它可以监控飞机的起飞和降落,如果发现飞机即将相撞,就及时报警。在主干道上,可以指挥车辆行驶,防止车辆碰撞。

6。根据蝙蝠超声波定位器的原理,人们还为盲人仿制了“探路者”。这种探路者装有超声波发射器,盲人可以用它找到电线杆、台阶、桥上的人等。如今,类似功能的“超声波眼镜”也被制造出来了。

7。通过模拟蓝藻不完全的光合机构,设计仿生光解装置,获得大量氢气。

8。根据对人体骨骼肌系统和生物电控制的研究,复制了一种人体力量增强器——步行机。

9。现代起重机的吊钩起源于许多动物的爪子。

10。波纹屋顶模仿动物的鳞片。

11。桨模仿鱼的鳍。

12。锯学螳螂臂,或锯草。

13。苍耳属植物受到启发,发明了velcro。

14。嗅觉敏锐的龙虾为人们提供了制作气味探测器的思路。

15。壁虎脚趾为制造可重复使用的胶带提供了令人鼓舞的前景。

16。贝类与其蛋白质生成的胶体非常强,这样的胶体可以应用于从外科缝合到船舶修理的一切。冰虫被称为地球上唯一的冰冻生物,具有科学家理想中的外星生命特征。科学家认为,冰虫罕见的耐寒体质可以证明其他星球上可能存在类似冰虫的耐寒生物。它们在冰中自由行走,在极地低温中活跃生活,稍微升温就变成黏糊糊的一团。《西雅图时报》2月21日报道,美国生物学家将与美国国家航空航天局和《国家地理》杂志联合投入巨资研究极地冰虫,希望在探索外星生命的旅程中迈出一大步。

极地冰虫是极少数活跃在极地低温的生物之一。它们被生物学家称为冻土中最大的无脊椎动物和最活跃的生物。极地冰虫生活在终年积雪的冰川中。它们可以在阿拉斯加、不列颠哥伦比亚和俄勒冈极地附近的冰川中找到。它们很小,就像雪地上一条细细的黑线。

他们可能是世界上最不怕冷的。在冰川地区刺骨的寒冷温度下,其他动物几乎被冻成冰棍,连细胞都冻得“咯咯直笑”。但是,这种低温是极地冰虫最舒适的生存环境。科学家发现,冰虫的细胞膜和细胞酶在低温下代谢正常,细胞膜保持固有的弹性。

冰虫不仅抗冻,还很饿。科学家曾经把几只冰虫放在冰箱里研究。两年过去了,不吃不喝的冰虫依然顽强地生活在冰柜里。

但是冰虫也有一个致命的缺点——怕热。冰虫耐高温的能力极其脆弱。只要温度高于四摄氏度,冰虫的细胞膜就会融化,细胞中的酶就会变成一堆像干草一样的粘稠物质。

破冰之谜:有破冰的方法吗?

在围绕冰虫的众多谜团中,最不可思议的是冰虫可以在固体冰中自由行走。没有人知道他们是如何突破冰层的。

有科学家说,冰虫可能会沿着冰层的裂缝钻出冰层;也有人推测冰虫有破冰技能。许多生物学家怀疑冰虫可能含有除冰物质。每当它们走过冰时,体内的细胞就会释放能量,融化周围的冰,形成一条通道,就像“热刀子切黄油”。

一位研究雪动物的专家说,在众多的雪蚤、雪线虫和雪蜘蛛中,冰虫是最神奇的动物。北极熊厚厚的皮毛使它与外界的低温隔绝,它可以自己储存能量。南极鳕鱼的血液里有防冻剂,这使它在冰天雪地里照常生活。然而,光着身子的微小冰虫靠什么保暖甚至穿冰呢?生物学家普采尔说,“当温度下降时,冰虫会立即产生能量。这就像给油箱加汽油一样。”

暗藏玄机:冬天灭绝?

冰虫的生活方式也充满了神秘。他们始终生活在终年积雪的冰川地区,行踪隐秘。夏天,大型冰虫会破冰而出,寻找食物。据寻找冰虫的研究人员称,一不小心就可能踩死数万只冰虫。

冰虫在日落时出来,日出时休息。夏天,在太阳升起之前,冰虫会躲回冰面。当太阳下山时,冰虫从洞穴中出来,寻找海藻、花粉和其他可消化的残渣作为食物。所以它们的学名是“solifugus”,意思是避开太阳。

冬天,大部分冰虫聚集地都被大雪封闭。没有海藻或其他食物,它们就藏在地下。但到目前为止,没有人知道冰虫是如何在地下过冬的。冰虫似乎在冬天消失了。科学家怀疑它们在雪下冬眠。然而,最近研究人员发现,如果你挖得足够深,你可能会在冬天看到冰虫。美国两名生物学家在白雪覆盖的雷尼克山反复挖掘冰虫。他们目前发现的所有冰虫都藏在3米以下的地下洞里。

揭开谜底:有可能找到外星生命

冰虫被称为地球上唯一的冰冻生物,具有科学家理想中的外星生命特征。科学家认为,冰虫罕见的耐寒体质可以证明其他星球上可能存在类似冰虫的耐寒生物。

2005年,美国国家航空航天局投资20万美元支持冰虫研究项目。美国国家航空航天局认为,冰虫能够在如此恶劣的环境中生存,这证明木星的冰球或其他星球也可能有类似的外星生物。

美国《国家地理》杂志也注意到了冰虫,并资助研究人员寻找它们。《国家地理》杂志认为,冰虫在器官移植中的价值远比它所代表的外星生命更现实。冰虫细胞可以在低温下维持正常的新陈代谢。然而,移植的器官在冷藏过程中会消耗能量并迅速萎缩。如果能揭示出冰虫新陈代谢的秘密,医生就可以使用化学药品和药物将器官保存更长时间。

1887年,美国西雅图著名摄影师柯蒂斯首次发现了冰虫,并将其命名为“雪鳗”。但是很少有人关注。近年来,全球变暖使得极地动物濒临灭绝,冰虫也慢慢进入研究者的视野。美国华盛顿州一所大学的生物学研究生李志希选择了冰虫作为他的毕业论文题目。李说:“冰虫现在很热,对它们的研究几乎是空白,但它们太奇妙了。”

互连

文人眼中的“冰虫”

文人的想象力真丰富。早在20世纪初,冰虫就出现在作家的笔触中,在一些书籍和诗歌中也能看到。这只不到5厘米长,生活在厚厚冰雪下的小虫,在诗人眼里,早已是爱情的见证,生命的见证。

作家罗伯特·塞夫斯在作品中多次提到这种神奇的虫子。尤其是某小说中的名句《98的痕迹》:“在那片浅蓝色的土地上,雪天里,我在大地的无限;极地平原的光影里,北极熊在载歌载舞;啊,你是我的心,我的生命,我的灵魂;当极地冰虫回到它们的巢穴时,我会看到你的。”

而李志希不仅仅是在寻找和研究冰虫本身,还旨在背诵塞夫斯的140首诗《蓝色雪山:

当一切都变得清晰,你羞涩的靠近,观望。小虫子挤在一起,鼻子是蓝色的。为了延续生命,它们寻找所有的营养。他们互相啃着对方的尾巴,直到顽强地活下去。

被诗人如此喜爱,可能是因为他们还能在如此恶劣的环境下生存。然而,未来50年,由于全球变暖,它们赖以生存的冰雪将逐渐消失。到那时,冰虫也将成为灭绝的动物,人类可能只能在诗歌中感叹它们的神奇了!现代雷达——一种无线电定位和测距装置:科学家发现,蝙蝠不是依靠眼睛,而是依靠由嘴、喉咙和耳朵组成的回声定位系统。因为蝙蝠在飞行时会发出超声波,所以也能探测到障碍物反射的超声波。基于此,科学家们设计了一种现代雷达——一种无线电定位和测距装置。

科学家通过研究海豚微小的游泳阻力,发明了可以提高鱼雷速度的人造海豚皮。以及模仿袋鼠在沙漠中运动的无轮车(跳跃机)。

受企鹅的启发,前苏联科学院动物研究所的科学家设计了一种新型汽车——企鹅牌极地越野车。这种车的宽底直接贴在雪面上,用轮勺支撑,行驶速度可达50公里/小时。

科学家通过模仿昆虫制造太空机器人。

澳大利亚国立大学的一个研究小组通过研究几种昆虫,开发出了一种小型导航和飞行控制装置。这种装置可以用来装备小型飞机进行火星探测。

受仿生学的启发,英国科学家正在开发一种新型潜艇,它可以通过摆动尾鳍以S形游泳。主要创新是使用了一种叫做“躯干致动器”的装置。“象鼻”由一组薄而软的材料制成的软管组成,模仿肌肉活动,促进鳍的运动。这种新型潜艇可以用作水下扫雷潜艇,以对付在最轻微的声音或干扰下就会引爆的地雷。

讨厌的苍蝇看似与宏大的航天事业无关,但仿生学却将它们紧密联系在一起。

苍蝇是臭名昭著的“臭东西”,它们随处可见,气味难闻。苍蝇的嗅觉特别灵敏,能闻到几千米外的气味。但是苍蝇没有“鼻子”。它是靠什么来充当嗅觉的?原来,苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。

每个“鼻子”只有一个与外界相通的“鼻孔”,里面含有数百个嗅觉神经细胞。如果气味进入鼻孔,这些神经会立即将气味刺激转化为神经电脉冲,并发送到大脑。大脑可以根据不同气味的物质产生的不同神经电脉冲来区分不同气味的物质。因此,苍蝇的触角就像一个灵敏的气体分析仪。

受此启发,仿生学根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能,成功模仿出一种非常奇特的小型气体分析仪。这台仪器的探头不是金属,而是一只活苍蝇。将极细的微电极插入苍蝇的嗅觉神经,引导的神经电信号经电子电路放大后送至分析仪;分析仪一发现有气味物质的信号就能发出警报。这个仪器已经安装在飞船的驾驶舱里,用来检测舱内气体的成分。

这种小型气体分析仪还可以测量潜艇和矿井中的有害气体。这一原理也可用于改进计算机的输入装置和气相色谱分析仪的结构原理。

从萤火虫到人工发光

自从人类发明了电灯,生活变得更加方便和丰富。但是电灯只能将一小部分电能转化为可见光,其余大部分都以热能的形式浪费掉了,电灯的热射线对人的眼睛是有害的。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,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,而这些动物发出的光不会产生热量,所以也叫“冷光”。

在许多发光的动物中,萤火虫是其中之一。萤火虫大约有65,438+0,500种,它们冷光的颜色有黄绿色、橙色,光的亮度也不一样。萤火虫发出冷光,不仅发光效率高,而且一般比较柔和,适合人眼,光的强度也比较高。因此,生物发光是人类的理想光源。

科学家发现萤火虫的发光装置位于腹部。这种光发射器由三部分组成:发光层、透明层和反射层。发光层有数千个发光细胞,它们都含有荧光素和荧光素酶。在荧光素酶的作用下,荧光素在细胞内水的参与下,与氧化结合发出荧光。萤火虫的发光本质上是化学能转化为光能的过程。

早在20世纪40年代,人们就在对萤火虫的研究基础上创造了荧光灯,极大地改变了人类的照明来源。近年来,科学家首先从萤火虫中分离出纯净的荧光素,然后分离出荧光素酶,再通过化学方法人工合成荧光素。由荧光素、荧光素酶、ATP(三磷酸腺苷)和水组成的生物光源,可以在充满爆炸性气体的矿井中用作闪光灯。由于这种灯没有电源,不会产生磁场,所以在生物光源的照射下,可以用来清除磁性地雷。

现在,人们可以通过混合一些化学物质获得类似生物光的冷光,用于安全照明。

电鱼和伏特电池

自然界很多生物都可以发电,光是鱼类就有500多种。人们把这些能放电的鱼称为“电鱼”。

各种电鱼都有不同的放电技巧。电鳐、电鲶和电鳗的放电能力最强。中型鱼雷能产生70伏左右的电压,而非洲鱼雷能产生高达220伏的电压;非洲电鲶能产生350伏的电压;电鳗能产生500伏的电压。有一种南美电鳗能产生高达880伏的电压,被称为电击冠军。据说它能杀死像马这样的大动物。

电鱼放电的奥秘在哪里?通过对电鱼的解剖研究,最终发现电鱼体内有一个奇特的发电器官。这些发电机由许多半透明的盘状电池组成,称为电板或电盘。由于电鱼的种类不同,发生器的电板形状、位置、数量也不同。电鳗的发生器呈棱形,位于尾棘两侧的肌肉中;鱼雷的发生器形状像一个扁肾,排列在身体中线两侧,有200万个电板。电鲶的发生器起源于某种腺体,位于皮肤和肌肉之间,大约有500万个电板。单个极板产生的电压很弱,但是因为极板多,产生的电压就很大。

电鱼的非凡技能引起了人们极大的兴趣。19世纪初,意大利物理学家伏特设计了世界上最早的基于电鱼发电器官的伏打电池。因为这种电池是根据电鱼的天然发电机设计的,所以被称为“人造电官”电鱼的研究也给了人们这样的启示:如果能成功模仿电鱼的发电器官,那么就能很好地解决舰船和潜艇的动力问题。

水母迎风的耳朵

"燕子低飞到雨前,蝉儿歌唱,天空在雨中放晴."生物的行为与天气的变化有关。沿岸的渔民都知道,生活在沿岸的鱼和水母分批游向大海,预示着暴风雨即将来临。

水母又称水母,是一种古老的腔肠动物,早在5亿年前就漂浮在海洋中。这种低等动物有预知风暴的本能,每次风暴预警前都会游到海里避难。

仿生学给出15例子:

1。一个很奇怪的小型气体分析仪,是从讨厌的苍蝇身上成功复制的。它已经被安装在飞船的驾驶舱内,用来检测舱内气体的成分。

2。从萤火虫到人工发光;

3。电鱼和伏特电池;

4。水母迎风耳,模仿水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳朵风暴预报器,可以提前15小时预报风暴,对航海和渔业安全具有重要意义。

5。根据蛙眼的视觉原理,人们已经成功研制出一种电子蛙眼。这种电子蛙眼可以像真蛙眼一样准确识别特定形状的物体。在雷达系统中安装电子蛙眼后,雷达的抗干扰能力大大提高。这种雷达系统可以快速准确地识别特定形状的飞机、船只和导弹。特别是可以辨别真假导弹,防止假的混淆真的。

电子蛙眼也广泛应用于机场和交通要道。在机场,它可以监控飞机的起飞和降落,如果发现飞机即将相撞,就及时报警。在主干道上,可以指挥车辆行驶,防止车辆碰撞。

6。根据蝙蝠超声波定位器的原理,人们还为盲人仿制了“探路者”。这种探路者装有超声波发射器,盲人可以用它找到电线杆、台阶、桥上的人等。如今,类似功能的“超声波眼镜”也被制造出来了。

7。通过模拟蓝藻不完全的光合机构,设计仿生光解装置,获得大量氢气。

8。根据对人体骨骼肌系统和生物电控制的研究,复制了一种人体力量增强器——步行机。

9。现代起重机的吊钩起源于许多动物的爪子。

10。波纹屋顶模仿动物的鳞片。

11。桨模仿鱼的鳍。

12。锯学螳螂臂,或锯草。

13。苍耳属植物受到启发,发明了velcro。

14。嗅觉敏锐的龙虾为人们提供了制作气味探测器的思路。

15。壁虎脚趾为制造可重复使用的胶带提供了令人鼓舞的前景。

16。贝类与其蛋白质生成的胶体非常强,这样的胶体可以应用于从外科缝合到船舶修理的一切。

飞机以鸟为师。

蝇眼向苍蝇学习。

雷达以蝙蝠为老师。

保护色-伪装,光化学

鱼船、潜水服

海豚超声波

科学家通过模仿昆虫制造太空机器人。......