根據鯨魚的外形發明了輪船

2021-06-07 05:16:37 字數 2814 閱讀 5152

1樓:匿名使用者

蒼蠅與宇宙飛船

令人討厭的蒼蠅,與巨集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絡起來了。

蒼蠅是聲名狼藉的「逐臭之夫」,凡是腥臭汙穢的地方,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」——嗅覺感受器分佈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衝,送往大腦。大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈衝的不同,就可區別出不同氣味的物質。

因此,蒼蠅的觸角像是一臺靈敏的氣體分析儀。

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,將引匯出來的神經電訊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訊號,便能發出警報。

這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙裡,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**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。

電魚放電的奧祕究竟在**?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。電鰻的發電器呈稜形,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**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。

2樓:匿名使用者

約在公元2023年,氣體動力學創始人之一的英國科學家凱利,曾深入地研究過飛行動物的形態,尋找最具流線型的結構。他模仿鳥翼設計了一種機翼曲線,與現代飛機機翼截面曲線幾乎完全相同。法國生理學家馬雷曾寫過一本研究鳥類飛行的《動物的機器》的書,介紹了鳥的體重與翅膀負荷(即單位翅膀面積所負的重量)的知識。

後來,**科學家茹可夫斯基在研究鳥類飛行的基礎上,提出了航空動力學的理論,正是通過對鳥類的一系列的研究,終於找到了人類上天的關鍵所在。在人們模仿鳥類翅膀,採用大功率輕便發動機帶動螺旋槳之後,美國萊特兄弟終於在2023年發明了飛機,實現了人類夢寐以求的飛上天空的願望。

現代航空技術飛速發展,先進的飛機時速可達3700公里,但飛機的飛行本領有許多方面不及飛鳥。有一種「**鳥」,它的翅膀骨骼僅有100克重,而兩翅卻有2米多長,因此,它飛行時消耗的能量和動力非常少。比「**鳥」更節省「燃料」的是一種叫作金色鷸的小鳥,它從加拿大越海連續飛到南美洲,行程3900公里,而體重只減輕60克。

現代航空技術若能趕上這種效率,那麼一架輕型飛機飛行30公里,只需耗用0.5升汽油,僅相當於目前用量的1/9。

「**鳥」

在西印度洋群島上的蜂鳥,身長不過5釐米左右。就是這種小鳥,竟會做現有的任何飛機都做不到的各種機動靈活的飛行:向上高飛昇至2000米的高空接著垂直下降,陡然起飛,掉頭飛行,向後退著飛以及懸停空中等。

如果一旦把它的飛行奧祕破譯出來,對改善飛機效能將有寶貴的借鑑作用。

鳥類的飛行,還有其他許多優異特性是現代化飛機所不具備的。可以樂觀地**,繼續深入地研究鳥的飛行並從中得到有益的啟示,一定可以進一步改進現有飛機的效能,給未來新型飛機的設計增添異彩。

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