生物界的“发明家”

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   在100倍显微镜下,左图为苍蝇由后翅退化而来的平衡棒,右图为布满刺毛的翅膀。
  在自然界中,那些看似凶猛讨厌的动物和昆虫,其实都有“可爱”的一面,比如嗡嗡乱叫的苍蝇,人们利用它发明了小型气体分析仪;丑陋的蝙蝠,是探路仪的“领航者”;凶残的鲨鱼为我们“提供”了方便的游泳衣。仿生学已经触及到了我们生活的各个角落,正是它们的存在,才使我们的生活更加丰富多彩。
  苍蝇长了一只“狗鼻子”
  苍蝇,这个脏兮兮的家伙,因为它会传播疾病、污染食物和餐具,所以到了哪里都不受欢迎。但是,恶心的苍蝇居然全身是“宝”,这又是怎么回事?
   众所周知,狗的鼻子特别灵敏,但是很少有人知道,苍蝇的“嗅觉”也是非常了得的。它能对数十种气味进行快速分析,并立即作出反应,即便是远在千米之外,也能“闻”出你家今天做的什么菜。但是科学家们发现,其实苍蝇并没有“鼻子”,那它是怎么“闻见”的呢?
  原来,苍蝇的“鼻子”就是头部的那一对触角!苍蝇的触角上分布着数不清的“鼻子”,每个“鼻子”都有一个“鼻孔”与外界相通,里面含有上百个嗅觉神经细胞。当气味进入“鼻孔”刺激神经细胞时,就会形成指令,告诉大脑哪里有什么样的“美食”。
  科学家根据苍蝇的嗅觉器官能辨别物质的这一特性,研制出了小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属,而是活的苍蝇。科学家把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上,把大脑发出的指令发送到分析器上,分析器一旦发现气味物质的信号,就会发出警报。
  这种小型气体分析仪,目前已广泛应用在宇宙飞船、潜艇和矿井等场所,能有效地检测出气体成分,使科研、生产更加安全准确。
  隐形的“翅膀”
  令人生厌的小苍蝇有着高超的飞行技术,它可以随意上升、下降、急转弯掉头,即便是几个人同时抓它,也很难抓住。难道苍蝇练就了“眼观六路,耳听八方”的通天本领?
  NO!正确答案是——苍蝇有两对翅膀!是的,没有说错,苍蝇的确是长了两对翅膀,只不过有一对翅膀退化了!它只用一对前翅飞行,一对后翅退化成哑铃状的“平衡棒”。这对小棒不但能使苍蝇直接飞起来,而且还能在飞行速度不变的情况下,保持身体平衡并及时纠正航向。在飞行时,平衡棒以每秒钟300次的频率进行机械震动。如果身体发生倾斜和偏离航向,平衡棒就会第一时间将信息传递给大脑,以最快的速度平衡身体并纠正航向。
  利用苍蝇的平衡棒原理,科学家们研制出了“振动陀螺仪”,它被应用于飞机、火箭和其他航天器上,有效地防止了飞机的翻滚飞行,保证机体在强烈倾斜时,能够自动恢复平衡,即便在复杂的急转弯情况下也万无一失。
  苍蝇的眼睛会“值班”
  苍蝇的眼睛十分特殊。它长有3只较小的单眼,用来感觉亮度的强弱;此外它还长了一对复眼。每只复眼包含了4000个可独立成像的小眼。这些小眼能够把运动的物体分成连续的单个镜头,并由各个小眼轮流“值班”,它们既能协调一致,又能独立工作,可以从不同的方位感受视像,几乎可以看清360°范围内的物体,如同长了“后眼”一般。因此,即使从苍蝇的背后打它,它也能轻而易举地发现。
  功能如此强大的复眼,科学家们怎会轻易放过?!人们模仿它制成了一种神奇的照相机——蝇眼照相机。这种照相机跟普通的照相机有什么不同呢?
  蝇眼照相机是由1329块小透镜组成,一次可拍摄1329张相同的高分辨率照片。这种照相技术,大大提高了工作效率和质量,已经被广泛用于军事、医学、航空航天等领域。看来,小小的苍蝇还真是神通广大。
  
  长“热眼”的导弹
  茫茫黑夜,一只小田鼠贼头贼脑从洞口探出头来,“巡视”了一番,它没有发现任何危险,却在跳出洞口的一瞬间,被埋伏在此的响尾蛇逮个正着。
  就在我们惊呼响尾蛇视力惊人的时候,科学家们却告诉我们一个残酷的事实,其实响尾蛇的视力很差!那奥秘究竟在哪呢?
  原来,在响尾蛇两只眼睛的前下方,各有一个漏斗形状的小窝,这对小窝是一种极强的热感受器,能够“看见”动物身上散发出来的红外线,因此我们把它称之为——“热眼”!
  在自然界中,只要是身体温度高于绝对0℃的动物,就都能向外辐射红外线,并且不同动物的红外线波长和强度也有所不同。响尾蛇的“热眼”十分灵敏,能感觉到0.001℃的变化,所以,即便视力很差,它们也能准确地区分并捕捉猎物。
  模仿响尾蛇的“热眼”原理,科学家们用对热极其敏感的半导体元件,研制出了“人造热眼”,把它安装在导弹上。当导弹发射后,“人造热眼”就会紧紧盯着高温目标——敌机的喷火口,准确无误地击中目标。这种具有准确击中目标性能的导弹被命名为“响尾蛇导弹”。
  海、陆、空“三栖总动员”
  当然,除了上面说到的那些,世界上还有许多你意想不到的仿生小发明。比如,世界上第一批防毒面具是根据野猪鼻子具有测毒功能发明的;动物的鳞甲是屋顶瓦楞的前身;变色龙的变色本领,为部队研制军事伪装设备提供了新的思路;白蚁的胶黏剂筑巢技术,让人们制造出了干胶炮弹;壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景;受长颈鹿调节血压的启发,人们研制出了“抗荷服”,从而解决了超高速歼击机驾驶员在突然加速爬升时,因脑部缺血而引起的痛苦。
  人们利用水母的“顺风耳”,制造了风暴预测仪;用墨鱼的反冲原理,顺利地把火箭推向太空;模仿贝壳类生物制造坦克;根据鲨鱼皮发明游泳衣;学习鱼的升降,发明潜水艇。
  通过研究蜻蜓翅膀上的平衡锤,使得飞机机翼不会破碎;研究蜂巢式夹层结构板,最大限度地节约了空间和材料,使其稳固强韧,成为建筑制造、航空航天等领域的理想材料;小小的探路仪利用了蝙蝠的超声定位功能,让盲人走路不再烦恼,顺利躲开危险障碍物。
  不论是天上飞的,地上跑的,还是水里游的,这种从自然界受到启发,模仿其功能和结构进行发明创造的仿生学,已经成为我们生活中至关重要的一部分,虽然我们已经进化成高等动物,但是其他动、植物的智慧仍不容小觑。
  
   在100倍显微镜下可以看到苍蝇位于头顶的3只单眼及一对复眼。
  显微镜下苍蝇的复眼
  苍蝇也可以传播花粉哟!
  神奇的变色龙,可以随时改变自身的颜色。
  
   黑色的翅
   痣就是蜻蜓的平
   衡锤,防止在高速
   飞行时翅膀破碎。
  
  美国aim-9x响尾蛇格斗导弹,你看见导弹的“热眼”了吗?
   我们穿的泳衣跟鲨鱼的“泳衣”是一样的。
  著名的悉尼歌剧院是名副其实的仿生学建筑,外观由树叶的排列获得灵感;外形呈蛋壳式拱形。运用力学原理,使得它用料少,跨度大,坚固耐用。
  身体柔软的水母有着不可小觑的反冲力。
  美丽的兰花螳螂,拥有一对锋利的“锯子”。
  长颈鹿的长脖子能有效调节血压。
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