科学·技术·社会　动物与仿生

1、绥化市第五中学 于晴长颈鹿与宇航员失重现象长颈鹿与宇航员失重现象 长颈鹿长颈鹿之所以能将血液通过长长之所以能将血液通过长长的颈输送到头部，是由于长颈鹿的的颈输送到头部，是由于长颈鹿的血血压很高。压很高。据测定，长颈鹿的血压比人据测定，长颈鹿的血压比人的正常血压高出的正常血压高出2倍。这样高的血压为倍。这样高的血压为什么不会使长颈鹿患脑溢血而死亡呢？什么不会使长颈鹿患脑溢血而死亡呢？这与长颈鹿身体的结构有关。首先，这与长颈鹿身体的结构有关。首先，长颈鹿血管周围的长颈鹿血管周围的肌肉非常发达肌肉非常发达，能，能压缩血管，控制血流量；同时长颈鹿压缩血管，控制血流量；同时长颈鹿腿部及全身的皮肤和筋膜绷

2、得很紧，腿部及全身的皮肤和筋膜绷得很紧，利于下肢的血液向上回流。科学家由利于下肢的血液向上回流。科学家由此受到启示，在训练宇航员对，设置此受到启示，在训练宇航员对，设置一种特殊器械，让一种特殊器械，让宇航员宇航员利用这种器利用这种器械每天锻炼几小时，以防止宇航员血械每天锻炼几小时，以防止宇航员血管周围肌肉退化；在宇宙飞船升空时，管周围肌肉退化；在宇宙飞船升空时，科学家根据长颈鹿利用紧绷的皮肤可科学家根据长颈鹿利用紧绷的皮肤可控制血管压力的原理，研制了飞行控制血管压力的原理，研制了飞行服服“抗荷服抗荷服”。抗荷服上安有充气。抗荷服上安有充气装置，随着飞船速度的增高，抗荷服装置，随着飞船速度的增高

3、，抗荷服可以充入一定量的气体，从而对血管可以充入一定量的气体，从而对血管产生一定的压力，使宇航员的血压保产生一定的压力，使宇航员的血压保持正常。同时，宇航员腹部以下部位持正常。同时，宇航员腹部以下部位是套入抽去空气的密封装置中的，这是套入抽去空气的密封装置中的，这样可以减小宇航员腿部的血压，利于样可以减小宇航员腿部的血压，利于身体上部的血液向下肢输送。身体上部的血液向下肢输送。 萤火虫与冷光萤火虫与冷光 萤火虫在夏日夜晚发出的光萤火虫在夏日夜晚发出的光,和太阳光以及和太阳光以及各种电灯光都不一样。太阳依靠核聚变来发光各种电灯光都不一样。太阳依靠核聚变来发光,电灯依靠电流对灯丝的加热电灯依靠电流

4、对灯丝的加热,它们在发光时都伴它们在发光时都伴随有热的产生。因此随有热的产生。因此,人们称它们为热光源。萤人们称它们为热光源。萤火虫发出的光火虫发出的光,是由体内一系列特殊的是由体内一系列特殊的化学反应化学反应引起引起的。由于它能的。由于它能100%地将能量转换成光能地将能量转换成光能, 不不产生热量产生热量,人们就称它为冷人们就称它为冷光源光源。自然界能够发光的生物还有许多种。有一种甲壳动物自然界能够发光的生物还有许多种。有一种甲壳动物, 在它们由干燥变成潮湿的时候在它们由干燥变成潮湿的时候,能发出辉光。第二次能发出辉光。第二次世界大战中世界大战中,日本兵感到较强的灯光危险性太大日本兵感到较

5、强的灯光危险性太大,就在就在干燥的甲壳动物上吐一点儿唾沫干燥的甲壳动物上吐一点儿唾沫,它发出的光足够阅它发出的光足够阅读一张地图。生物发光的强度虽然不大读一张地图。生物发光的强度虽然不大,但却给人们但却给人们研究新光源以重要启示。研究新光源以重要启示。23蝙蝠的回声定位与雷达蝙蝠的回声定位与雷达雷达是一种神奇的电学器雷达是一种神奇的电学器具，它由电磁波往返时间，具，它由电磁波往返时间，测得阻波物的距离。蝙蝠测得阻波物的距离。蝙蝠在黑暗中如何指导自己飞在黑暗中如何指导自己飞行，不论如何黑暗，如何行，不论如何黑暗，如何狭窄的地方，绝不碰壁，狭窄的地方，绝不碰壁，这是什么原因？它怎样知这是什么原因？

6、它怎样知道前面有无障碍呢？蝙蝠道前面有无障碍呢？蝙蝠能够避免碰撞，是藉一种能够避免碰撞，是藉一种天然雷达，不过是声波代天然雷达，不过是声波代替电磁波，在原理方面完替电磁波，在原理方面完全相仿。从蝙蝠口中发出全相仿。从蝙蝠口中发出一种频率极高的声波，超一种频率极高的声波，超过人类听觉范围以外，这过人类听觉范围以外，这种声波碰到墙上，必然折种声波碰到墙上，必然折回，它的耳膜就能分辨障回，它的耳膜就能分辨障碍物的距离远近，而向适碍物的距离远近，而向适宜方向飞去。蝙蝠传输声宜方向飞去。蝙蝠传输声波也像雷达一样，都是相波也像雷达一样，都是相距极短的时间而且极有规距极短的时间而且极有规则，并且每只蝙蝠，有

7、其则，并且每只蝙蝠，有其固有的频率，这样蝙蝠可固有的频率，这样蝙蝠可分清自己的声音，不至发分清自己的声音，不至发生扰乱。生扰乱。因这缘故，蝙蝠飞行因这缘故，蝙蝠飞行之时，常是张口，假之时，常是张口，假如你将它口紧闭，它如你将它口紧闭，它便失去指挥作用，假便失去指挥作用，假如堵上它的耳朵，便如堵上它的耳朵，便要撞到墙上，无法飞要撞到墙上，无法飞行。这个有趣的实验，行。这个有趣的实验，道破了它的秘密道破了它的秘密。蝙蝠发出的超声波遇蝙蝠发出的超声波遇到障碍物就会被反射到障碍物就会被反射回来，迅速判断前方回来，迅速判断前方是什么物体，距离有是什么物体，距离有多远，是食物，树干多远，是食物，树干还是敌

8、人，然后决定还是敌人，然后决定进攻或躲避。进攻或躲避。 乌龟的龟壳与薄壳建筑乌龟的龟壳与薄壳建筑龟壳的背甲呈拱形，跨度大，包括许多力学龟壳的背甲呈拱形，跨度大，包括许多力学原理。虽然它只有原理。虽然它只有2 mm的厚度，但使用铁锤的厚度，但使用铁锤敲砸也很难破坏它。建筑学家模仿它进行了敲砸也很难破坏它。建筑学家模仿它进行了薄壳建筑设计。这类建筑有许多优点：用料薄壳建筑设计。这类建筑有许多优点：用料少，跨度大，坚固耐用。薄壳建筑也并非都少，跨度大，坚固耐用。薄壳建筑也并非都是拱形，举世闻名的悉尼歌剧院则像一组泊是拱形，举世闻名的悉尼歌剧院则像一组泊港的群帆。港的群帆。 6蜘蛛与装甲蜘蛛与装甲蜘蛛

9、和装甲蜘蛛和装甲 生物学家发生物学家发现蜘蛛丝的强度相当于现蜘蛛丝的强度相当于同等体积的钢丝的同等体积的钢丝的5倍。倍。受此启发，英国剑桥一受此启发，英国剑桥一所技术公司试制成犹如所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤蜘蛛丝一样的高强度纤维。用这种纤维做成的维。用这种纤维做成的复合材料可以用来做防复合材料可以用来做防弹衣、防弹车、坦克装弹衣、防弹车、坦克装甲车等结构材料。甲车等结构材料。 鲸鱼与潜艇鲸鱼与潜艇鲸鱼和潜艇的“鲸背效应” 当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下，但若在冰下发射导弹，则必须破冰上浮，这就碰到了力学上的难题。潜舴专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰呼吸一次中得到启迪，在潜艇顶部突

10、起的指挥台围壳和上层建筑方面，作了加强材料力度和外形仿鲸背处理，果然取得了破冰时的“鲸背效应”。 青蛙与电子眼青蛙与电子眼为了弄清楚为什么青蛙一定要等飞蛾起飞才发动攻击，为了弄清楚为什么青蛙一定要等飞蛾起飞才发动攻击，仿生学家对青蛙进行了特殊的实验研究。原来，蛙眼仿生学家对青蛙进行了特殊的实验研究。原来，蛙眼视网膜的神经细胞分成五类，一类只对颜色起反应，视网膜的神经细胞分成五类，一类只对颜色起反应，另外四类只对运动目标的某个特征起反应，并能把分另外四类只对运动目标的某个特征起反应，并能把分解出的特征信号输送到大脑视觉中枢解出的特征信号输送到大脑视觉中枢视顶盖。视视顶盖。视顶盖上有四层神经细胞，

11、第一层对运动目标的反差起顶盖上有四层神经细胞，第一层对运动目标的反差起反应；第二层能把目标的凸边抽取出来；第三层只看反应；第二层能把目标的凸边抽取出来；第三层只看见目标的四周边缘；第四层则只管目标暗前缘的明暗见目标的四周边缘；第四层则只管目标暗前缘的明暗变化。这四层特征就好像在四张透明纸上的画图，迭变化。这四层特征就好像在四张透明纸上的画图，迭在一起，就是一个完整的图像。因此，在迅速飞动的在一起，就是一个完整的图像。因此，在迅速飞动的各种形状的小动物里，青蛙可立即识别出它最喜欢吃各种形状的小动物里，青蛙可立即识别出它最喜欢吃的苍蝇和飞蛾，而对其他飞动着的东西和静止不动景的苍蝇和飞蛾，而对其他飞

12、动着的东西和静止不动景物都毫无反应。物都毫无反应。 弄清了蛙眼的原理和结构，仿生学家就发明了电子蛙弄清了蛙眼的原理和结构，仿生学家就发明了电子蛙眼。眼。蝴蝶与人造卫星蝴蝶与人造卫星蝴蝶和卫星控温系统蝴蝶和卫星控温系统 遨游遨游太空的人造卫星，当受到太空的人造卫星，当受到阳光强烈辐射时，卫星温阳光强烈辐射时，卫星温度会高达度会高达200摄氏度；而在摄氏度；而在阴影区域，卫星温度会下阴影区域，卫星温度会下降至零下降至零下200摄氏度左右，摄氏度左右，这很容易烤坏或冻坏卫星这很容易烤坏或冻坏卫星上的精密仪器仪表，它一上的精密仪器仪表，它一度曾使航天科学家伤透了度曾使航天科学家伤透了脑筋。后来，人们从

13、蝴蝶脑筋。后来，人们从蝴蝶身上受到启迪。原来，蝴身上受到启迪。原来，蝴蝶身体表面生长着一层细蝶身体表面生长着一层细小的鳞片，这些鳞片有调小的鳞片，这些鳞片有调节体温的作用。每当气温节体温的作用。每当气温上升、阳光直射时，鳞片上升、阳光直射时，鳞片自动张开，以减少阳光的自动张开，以减少阳光的辐射角度，从而减少对阳辐射角度，从而减少对阳光热能的吸收；当外界气光热能的吸收；当外界气温下降时，鳞片自动闭合，温下降时，鳞片自动闭合，紧贴体表，让阳光直射鳞紧贴体表，让阳光直射鳞片，从而把体温控制在正片，从而把体温控制在正常范围之内。科学家经过常范围之内。科学家经过研究，为人造地球卫星设研究，为人造地球卫星

14、设计了一种犹如蝴蝶鳞片般计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统。的控温系统。鲨鱼与游泳衣鲨鱼与游泳衣在鲨鱼的皮肤表面上分布着许在鲨鱼的皮肤表面上分布着许多的齿状突起，它们能够保持多的齿状突起，它们能够保持好水流的流态，并产生具有卷好水流的流态，并产生具有卷吸作用的稳定的涡流，可以有吸作用的稳定的涡流，可以有效的减少表面磨擦阻力和压差效的减少表面磨擦阻力和压差阻力，令鲨鱼更为顺畅的在水阻力，令鲨鱼更为顺畅的在水中游动。鲨鱼皮游泳衣精确的中游动。鲨鱼皮游泳衣精确的模拟了海洋霸王的表皮结构，模拟了海洋霸王的表皮结构，其齿状突起科学的按照鲨鱼表其齿状突起科学的按照鲨鱼表皮的比例尺寸制造，使其更加皮的比例尺寸

15、制造，使其更加符合自然规律，这也就是它最符合自然规律，这也就是它最大的秘密。大的秘密。别外，鲨鱼皮游衣的面料具有极强别外，鲨鱼皮游衣的面料具有极强的弹性和伸展性，它更好的紧束人的弹性和伸展性，它更好的紧束人体外形，尽可能创造出流线性效果，体外形，尽可能创造出流线性效果，同时还可以压缩肌肉，减少肌肉在同时还可以压缩肌肉，减少肌肉在水中的摆动。鲨鱼皮游泳衣是把仿水中的摆动。鲨鱼皮游泳衣是把仿生学理论和流体力学理论运用到体生学理论和流体力学理论运用到体育领域里中的一次尝试，有专家甚育领域里中的一次尝试，有专家甚至认为它是继比基尼问世以来在泳至认为它是继比基尼问世以来在泳衣设计上的又一次跨时代革命。衣设计上的又一次跨时代革命。响尾蛇的视力几乎为零，但其鼻子上响尾蛇的视力几乎为零，但其鼻子上的颊窝器官具有热定位功能，对的颊