Ⅰ 有哪些動物給人類的發明帶來了啟示呢
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,聽石就刺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。
-- 結構構件
對於構件,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。在建築結構中常被採用的空心樓板、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麼兩樣,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、瞪羚及鴕鳥等共外,以抵禦天敵。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。。
補充( 最新發展):
仿生學與遺傳學的整合是系統生物工程(systems bio-engineering)的理念,也就是發展遺傳工程的仿生學。人工基因重組、轉基因技術是自然重組、基因轉移的模仿,還天然葯物分子、生物高分子的人工合成是分子水平的仿生,人工神經元、神經網路、細胞自動機是細胞系統水平的仿生,跟隨單基因遺傳學、單基因轉移發展到多基因系統調控研究的系統遺傳學(system genetics)、多基因轉基因的合成生物學(synthetic biology),以及納米生物技術(nano-biotechnology)、生物計算(bio - computation、DNA計算機技術的系統生物工程發展,仿生學已經全面發展到一個從分子、細胞到器官的人工生物系統(artificial biosystem)開發的時代。
Ⅱ 這些發明「有趣」在人們根據動物(
模仿袋鼠發明了會跳躍的越野汽車
Ⅲ 你知道哪些與動物有關的有趣的發明試著寫兩個.
根據鯊魚做出了飛機,根據蝙蝠做出了雷達,根據青蛙的眼睛發明了\\「電子蛙眼」. 水母版的順風耳,仿照水權母耳朵的結構和功能,設計了水母耳風暴預測儀\r\n\r\n現代起重機的掛鉤起源於許多動物的爪子\r\n\r\n根據響尾蛇,研製出現代夜視儀、空對空響尾蛇導彈,以及仿生紅外線探測器長頸鹿與抗荷飛行服
Ⅳ 生活中還有哪些發明是受到了動物的啟發
古人看到魚在水中游,就模仿魚的體形做成船,從此人類就能在水上自由行動了.模仿鳥的飛行,製造了飛機.通過研究狗的鼻子,人類模仿製成了小型、快速、靈敏的自動分析儀——「電子鼻」,可以用於化學、食品工業,也可以用於分析礦井、倉庫、潛艇和宇宙飛船座艙里的氣體成分,還可以用於探礦和作輸氣管道的檢漏.現在還研究成功了「電子警犬」,可以用來測定毒氣,檢測染料、漆、酸、氨、苯、瓦斯及新鮮蘋果和香蕉的氣味,可以測定氣體一千萬分之一的濃度,其靈敏度已達到了狗鼻的水平,還可以用作偵緝工作.通過研究魚的呼吸器官——鰓,人類模仿魚鰓的結構,用兩層硅橡膠薄膜做成了具有鰓的功能的半透明膜,可以作為人在水中呼吸使用的「人工鰓」.人類還根據鱷魚排鹽的機理,製成了高效的「淡化器」,可以用於提取或濃集某些分散狀態的元素…… 蒼蠅的眼睛是六千至八千隻小眼組成的,叫復眼.人類模仿蒼蠅的眼睛,製成了「復眼照相機」.在人造衛星上裝上這種照相機,一次能拍下一千三百二十九張不同的照片,可用於復制電子計算機的特別精細的顯微線路.如果用這種照相機進行郵票印刷的製版工作,在一塊板上印二十五張郵票,一次拍照就可以製成一塊版.而用普通照相機,則要一張一張地拍二十五次.人類研究了卵生動物的卵殼,薄而堅固,耐壓力強.模仿卵殼的外形特點,創造了「薄殼結構」,省料耐壓,廣泛應用在建築工程上.人類通過研究螢火蟲等生物發光,正在進一步造出新型的高效人工冷光源.如果能創造出一種象生物放光的物質一樣,塗在室內牆壁上,白天能接受光照,貯存能量,夜晚就自然地發出光亮來.人們研究青蛙,發現它只能捕捉到運動的東西,而對靜止的事物視而不見,於是發明了電子眼.\x0d這樣的事例太多了,可以說我們今天用到的許多東西都是受到了動物的啟發.
Ⅳ 你知道哪些有趣的發明
1、看見魚兒在水裡,便發明了潛水艇。 2、通過蝙蝠發明了雷達。 3、看見海豚發明了聲納。 4、看見蜻蜓發明了直升機。 5、看見青蛙皮膚發明了仿生潛水衣或游泳運動員的泳衣。 6、人類模仿魚鰓發明了在水中呼吸的"人工鰓"。 7、鱷魚的排鹽機理發明高效"淡化器" 。 8、根據蒼蠅的復眼發明"復眼照相機"用在人造衛星上。
Ⅵ 哪些有趣的發明是跟據動物的特徵發明的
生物學家通過對蛛絲的研究製造出高級絲線,抗撕斷裂降落傘與臨時吊橋用的高強度纜索。
2.響尾蛇導彈等就是科學家模仿蛇的「熱眼」功能和其舌上排列著一種似照相機裝置的天然紅外線感知能力的原理,研製開發出來的現代化武器。
3.火箭升空利用的是水母、墨魚反沖原理。
4.科研人員通過研究變色龍的變色本領,為部隊研製出了不少軍事偽裝裝備。
5.科學家研究青蛙的眼睛,發明了電子蛙眼。
6.白蟻不僅使用膠粘劑建築它們的土堆,還可以通過頭部的小管向敵人噴射膠粘劑。於是人們按照同樣的原理製造了工作的武器—一塊干膠炮彈。
7.美國空軍通過毒蛇的「熱眼」功能,研究開發出了微型熱感測器。
8.根據鶴的體態設計出了掘土機的懸臂
9.在一戰期間,人們從毒氣戰倖存的野豬身上中獲得啟示,模仿野豬的鼻子設計出了防毒面具。
10.青蛙是水陸兩棲動物,體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢,總結出一套既省力、又快速的游泳動作——蛙泳。
11.為潛水員製作的蹼,幾乎完全按照青蛙的後肢形狀做成,這就大大提高了潛水員在水中的活動能力。
12.信天翁是一種海鳥,它具有淡化海水的器官——「去鹽器」。對其「去鹽器」的結構及其工作原理的研究,可以啟發人們去改善舊的或創造出新的海水淡化裝置。
。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。
Ⅶ 科學家根據動物發明的東西有哪些。
受到動物的啟發而發明的東西:
一、烏賊與側壁氣墊船
魷魚是一種神奇的海洋動物,被稱為海洋火箭。它的最高時速可達150公里,這主要取決於它的結構簡單和安全可靠的高速水射流推進器。它被模仿成一個側壁氣墊船,帶有噴水推進器,每秒可達40米,能夠在低於一米深的淺水中加速。
二、魚兒與船
魚有在水中自由移動的能力。人們模仿魚的形狀造船,用槳模仿魚鰭。傳說早在大禹時代,中國古代勞動人民就看到魚用尾巴在水裡盪來盪去,把木槳放在船尾。經過反復的觀察、模仿和實踐,船舶逐漸變為櫓和舵,提高了船舶的動力,掌握了船舶的轉向手段。這樣,即使在翻滾的河流中,人們也能使船隻自由航行。
三、蝴蝶與衛星控溫系統
當人造地球衛星在太空中受到強烈的陽光照射時,衛星上的各種精密儀器儀表很容易「烘烤」或「凍結」。蝴蝶的體表上長出一層薄薄的鱗片,用來調節體溫。科學家們仿照蝴蝶翅膀的結構,為人造衛星的太陽能表面設計載入了一種和蝴蝶鱗片相仿的控溫系統。
四、蒼蠅與照相機
美國斯坦福大學電腦科學系華人博士生吳義仁,與幾名研究員創制出手提「光場相機」又稱蠅眼照相機。蒼蠅的每隻小眼能獨立成像,並能迅速地分辨物體的形狀和大小。
科學家模仿蒼蠅的復眼,製成了「蠅眼」照相機。
這種照相機的鏡頭由1329塊小透鏡組成。它還可以拍攝電影的特技畫面,使電影產生神奇的效果。昆蟲的復眼是由千萬個小眼組成的,由於小眼之間的相互抑制,使眼具有突出影像的邊框、增大清晰度的功能。
五、長頸鹿與宇航員
長頸鹿之所以能將血液通過長長的頸輸送到頭部,是由於長頸鹿的血壓很高。據測定,長頸鹿的血壓比人的正常血壓高出2倍。這樣高的血壓為什麼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。長頸鹿血管周圍的肌肉非常發達,能壓縮血管,控制血流量。
科學家由此受到啟示,在訓練宇航員對,設置特殊器械,讓宇航員利用這種器械每天鍛煉,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綳的皮膚可控制血管壓力的原理,研製了飛行服「抗荷服」。抗荷服上安有充氣裝置,隨著飛船速度的增高,抗荷服可以充入一定量的氣體。