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。下面一起來看看仿生學事例吧,我們可以把它放在手抄報上喔。
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余種 。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里?經過對電魚的解剖研究, 終于發現在電魚體內有一種奇特的發電器官。這些發電器官是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細胞構成的。由于電魚的種類不同,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,位于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;電鯰的發電器起源于某種腺體,位于皮膚與肌肉之間,約有500萬塊電板。單個電板產生的電壓很微弱,但由于電板很多,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,意大利物理學家伏特,以電魚發電器官為模型,設計出世界上最早的伏特電池。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,那么,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
在自然界中,水母,早在5億多年前,它們就已經在海水里生活了。“但是,水母跟順風耳又有什么關系呢?”人們肯定會問這樣一個問題。因為,水母在風暴來臨之前,就會成群結隊地游向大海,就預示風暴即將來臨。但是,這又與“順風耳”有什么關系呢?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8~13赫茲),是風暴來臨之前的預告。這種次聲波,人耳是聽不到的,而對水母來說卻是易如反掌。科學家經過研究發現,水母的耳朵里長著一個細柄,柄上有個小球,球內有塊小小的聽石?茖W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。
失重現象
長頸鹿之所以能將血液通過長長的頸輸送到頭部,是由于長頸鹿的血壓很高。據測定,長頸鹿的血壓比人的正常血壓高出2倍。這樣高的血壓為什么不會導致長頸鹿患腦溢血而死亡呢?這和長頸鹿身體的結構有關。首先,長頸鹿血管周圍的肌肉非常發達,能壓縮血管,控制血流量;同時長頸鹿腿部及全身的皮膚和筋膜繃得很緊,利于下肢的血液向上回流?茖W家由此受到啟示,在訓練宇航員時,設置一種特殊器械,讓宇航員利用這種器械每天鍛煉幾小時,以防止宇航員血管周圍肌肉退化;在宇宙飛船升空時,科學家根據長頸鹿利用緊繃的皮膚可控制血管壓力的原理,研制了飛行服——“抗荷服”?购煞习灿谐錃庋b置,隨著飛船速度的增高,抗荷服可以充入一定量的氣體,從而對血管產生一定的壓力,使宇航員的血壓保持正常。同時,宇航員腹部以下部位是套入抽去空氣的密封裝置中的,這樣可以減小宇航員腿部的血壓,利于身體上部的血液向下肢輸送。
蛋殼與薄殼建筑
蛋殼呈拱形,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。建筑學家模仿它進行了薄殼建筑設計。這類建筑有許多優點:用料少,跨度大,堅固耐用。薄殼建筑也并非都是拱形,舉世聞名的悉尼歌劇院則像一組泊港的群帆。
結構構件
對于構件,在截面面積相同的情況下,把材料盡可能放到遠離中和軸的位置上,是有效的截面形狀。有趣的是,在自然界許多動植物的組織中也體現了這個結論。例如:“疾風知勁草”,許多能承受狂風的植物的莖部是維管狀結構,其截面是空心的。支持人承重和運動的骨骼,其截面上密實的骨質分布在四周,而柔軟的骨髓充滿內腔。在建筑結構中常被采用的空心樓板、箱形大梁、工形截面鈑梁以及折板結構、空間薄壁結構等都是根據這條結論得來的。
斑馬
斑馬生活在非洲大陸,外形與一般的馬沒有什么兩樣,它們身上的條紋是為適應生存環境而衍化出來的保護色。在所有斑馬中,細斑馬長得最大最美。它的肩高140-160厘米,耳朵又圓又大,條紋細密且多。斑馬常與草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鴕鳥等共處,以抵御天敵。人類將斑馬條紋應用到軍事上是一個是很成功仿生學例子。
昆蟲與仿生
昆蟲個體小,種類和數量龐大,占現存動物的75%以上,遍布全世界。它們有各自的生存絕技,有些技能連人類也自嘆不如。人們對自然資源的利用范圍越來越廣泛,特別是仿生學方面的任何成就,都來自生物的某種特性。