在漆黑的夜里,听见“砰砰”两声响,原来是一位解放军战士在黑夜里练习射击。在漆黑的夜里,他居然能百发百中,这是为什么呢?原来是人们从猫的眼睛上得到了启示。
我们以前看过猫在夜里捉老鼠,每次都能百发百中。猫是不是能在夜里看清所有东西呢?科学家研究了猫的眼睛。发现猫眼的视网膜上具有圆锥细胞和圆柱细胞,圆锥细胞能感受白昼普通光的光强和颜,圆柱细胞能感受夜间的光觉。一般只能在白天活动的动物如鸟、鸡等,它们的视网膜中常常只有圆锥细胞;而另一些只能在夜间活动的动物如猫头鹰,其视网膜上只有圆柱细胞,此外,猫眼还有一个特点,在它感受弱光时,瞳孔能够随着光的不同强度而自动调整。在光线十分微弱的晚上,瞳孔又能放大呈圆形,以便保证在黑暗中也能看清楚各种物体。
知道这个原因后,人们就从猫的眼睛里得到启示,发明了一种“夜视仪”,它能像猫一样在夜里看清东西,让人们更好的观察黑夜。
乌贼是一种快速海洋动物,最大时速可以达到每小时一百五十公里,这主要靠它那简单的结构和那安全可靠的高速喷水推近器。科学家模仿它制作出了有喷水推进器的侧壁气垫船,能在不足一米深的水里以每秒四十千米的速度航行。
人们还从许多种动物身上受到了启发,发明了各种实用的工具。我们要好好研究动物,在它们身上受到更多的指示!
苍蝇与宇宙飞船 (李智华)
令人讨厌的苍蝇,与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及,但仿生学却把它们紧密地联系起来了。
苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”,凡是腥臭污秽的地方,都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏,远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”,它靠什么来充当嗅觉的呢? 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“鼻孔”与外界相通,内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”,这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲,送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同,就可区别出不同气味的物质。因此,苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。
仿生学家由此得到启发,根据苍蝇嗅觉器的结构和功能,仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属,而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上,将引导出来的神经电信号经电子线路放大后,送给分析器;分析器一经发现气味物质的信号
,便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。
这种小型气体分析仪,也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理,还可用来改进计算机的输入装置和有关气体层分析仪的结构原理中。
夜视仪——猫的眼睛 (袁梦雪)
在漆黑的夜里,夜视仪怎么才能看清楚东西呢?原来是人们从猫的眼睛中得到了启示。
猫的眼睛为什么能在黑暗中看清东西呢?哦,原来是猫的眼睛的视网膜上具有着圆锥细胞和圆柱细胞,圆锥细胞能感受白昼普通光的光强和颜,圆柱细胞能感受夜间的光觉。一般只能在白天活动的动物如鸟、鸡等,它们的视网膜中常常只有圆锥细胞;而另一些只能在夜间活动的动物如猫头鹰,其视网膜上只有圆柱细胞。
此外,猫的眼睛还有一个特点,在它感受弱光时,瞳孔能够随着光的不同强度而自动调整。所以,在中午阳光很强时,你会看到猫眯着它的双眼,瞳孔已缩小成直线般的细缝,保证只让少量的光线进入瞳孔内。而在光线十分微弱的晚上,瞳孔又能放大呈圆形,以便保证在黑暗中也能看清楚各种物体。
发展微光夜视技术的关键是图像增强器,它的功能是把输入图像的亮度增强并加以显示,微光通过图像增强器后,其可视距离达2000米。
军事科学家们便模仿猫眼研制出了大有用处的微光夜视仪。夜视仪是一种特制的透视,能够将视野内物体发出的红外线会聚起来。将信息发送给显示器,从而在显示器上呈现出各种彩,再将从探测器元传来的脉冲组合起来,就生成了图像。夜视仪主要是帮助人们在夜间进行观察。搜索和驾驶车辆。
在波涛汹涌的大海中,暴风雨即将来临,远处出现了一个白点,近了,近了、原来是一架舰船在航行。
人们不禁担心:一会暴风雨来了,这架舰船会不会因为不知道天气而发生危险。其实人们的担心是多余的,在舰船的前甲板上,设计了水母耳风暴预测仪,可以保证舰船遇到风暴时的安全。人们不禁赞叹道:科学家真是聪明。其实这个高招不是科学家想出来的,而是从水母身上得到的启示。
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。水母怎么能有这么高强的本领呢?
原来,在蓝的海洋上,由空气和波浪摩擦而产生的次声波(频率为8~13赫),是风暴来临之前的预
告.这种次声波,人耳是听不到的,而对水母来说却是易如反掌.科学家经过研究发现,水母的耳朵里长着一个细柄,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,听石就剌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。
仿生学家就是这样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。
萤火虫和人工冷光 (赵晨月)
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有黄绿、橙,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。
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。 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,做清除磁性等工作。 以后人工冷光的作
用将会越来越大。
苍蝇与小型气体分析仪 (张昊睿)
宇宙飞船正在太空中遨游,怎样才能让船舱里的空气无毒无害?
苍蝇早就解决了这一难题,它的嗅觉特别的灵敏,远在几千米外的气味也能嗅到。但难以置信的是,苍蝇竟然没有“鼻子”。它究竟靠什么来充当嗅觉的呢? 科学家经过反复研究才发现,原来苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。 每个有在远方的气味飘进了“鼻孔”,这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲,送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通,内含上百个嗅觉神经细胞。若不同,就可区别出各种气味,及物质。因此,苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。
因此仿生学家由此得到了启示,根据苍蝇嗅觉器的结构和功能,仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”并不是金属制造的,而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上,将引导出来的神经电信号经电子线路放大后,送给分析器;分析器一经发现气味物质的信号,便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。 这种小型气体分析仪,也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理,还可用来改进计算机的输入装置和有关气体层分析仪的结构原理中。
大自然的启发 ( 孙若一)
自古以来,自然界就是人类各种技术思想及重大发明的源泉。自然界形形的生物,都有着怎样的奇异本领?它们的种种本领,给了人类哪些启发?
水母是海洋中一种像降落伞似的古老的腔肠动物。每当大海风平浪静的时候,水母就在近海处悠闲自得地升降、漂游;每当风暴来临之前,它们会纷纷离开海岸,游向大海深处,从来都不会判断错误。 水母为什么能预知风暴的来临呢?科学家经过多年的观察与研究,发现水母有一套构造特殊的听觉器官。当海上风暴来到之前,空气与海浪相磨擦,会产生出一种人身感觉不到的振动频率为8~13赫兹的次声波。次声波传播的速度比风暴快得多,它冲击着水母的听石,听石又刺激神经感受器,水母就能预感到即将来临的风暴了。科学家模仿水母的感受器,设计了风暴预报仪,一般可以提前十几个小时作出风暴预报,从而保证了海上航行的安全。
苍蝇,是细菌的传播者,谁都讨厌它。可是苍蝇的平衡棒是“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”是一种新型光学元件,它的用途很多。“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,大大提高了功效和质量。
人类根据蝙蝠的嘴和耳朵发明雷达做出了雷达,根据蜻蜓的翅膀发明了飞机,根据鲸鱼的外形发明了轮船,根据青蛙的眼睛发明了“电子蛙眼”……
人类从自然界中得到了众多的启示,有所发明有所创造。现在,科学家们正带着定向、导航、探测、能量转换、信息处理、生物合成等众多的科学难题,到生物界中去寻启示和答案。
电鱼与伏特电池
自然界中有许多生物都能产生电,仅仅是鱼类就有500余种 。人们将这些能放电的鱼,统称为“电鱼”。
各种电鱼放电的本领各不相同。放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。中等大小的电鳐能产生70伏左
右的电压,而非洲电鳐能产生的电压高达220伏;非洲电鲶能产生350伏的电压;电鳗能产生500伏的电压,有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压,称得上电击冠军,据说它能击毙像马那样的大动物。
电鱼放电的奥秘究竟在哪里?经过对电鱼的解剖研究,科学家 终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。这些发电器是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的。由于电鱼的种类不同,所以发电器的形状、位置、电板数都不一样。电鳗的发电器呈棱形,位于尾部脊椎两侧的肌肉中;电鳐的发电器形似扁平的肾脏,排列在身体中线两侧,共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体,位于皮肤与肌肉之间,约有500万块电板。单个电板产生的电压很微弱,但由于电板很多,产生的电压就很大了。
电鱼这种非凡的本领,引起了人们极大的兴趣。19世纪初,意大利物理学家伏特,以电鱼发电器官为模型,设计出世界上最早的伏打电池。因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”。对电鱼的研究,还给人们这样的启示:如果能成功地模仿电鱼的发电器官,那么,船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。(吕萌月)
蝙蝠和雷达鸟儿给人类的启示(孟祥琪)
鸟对人类的贡献是众所周知的。鸟类还
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