第三章第一节在实验室里观察动物

第三章多种多样的动物,第一节在实验室里观察动物,1、观察动物，认识它们身体的外部形态特点，这些特点与它们的生活环境和生活习性有什么关系？,探究竟,2、观察并比较下面几种鸟的喙和足，分析判断这些鸟的食物和生活环境。,思考:假如你是一名野生动物保护者，你和森林警察一起到一个非法兜售野味的餐馆去检查，没有看到活的野生动物，只在厨房的垃圾桶里找到发现了几只鸟的足，其形态如下图。,执法人员根据这几只足的形态，断定该餐馆出售的食品中有野生鸟类。执法人员是如何得出这一结论的？你能根据这几种鸟足的形态推测出它们的栖息环境吗？,3、观察几种昆虫的口器，辨认这几种口器个属于哪一种，并分析各种口器与食物的关系。,虹吸式口器,咀嚼式口器,大家谈：动物的身体形态结构与其食物、习性以及生活环境有什么关系？,知识链:,动物经过漫长的进化过程，形成了不同的形态结构和生活习性，因此动物的形态结构与它们的生活习性是相适应的。,实际用：科学家从动物的形态结构与其功能想适应的特点受到种种启示，于是模拟动物某些器官的结构和功能，创造出新设备和新技术,长颈鹿和“抗荷服”长颈鹿是目前世界上最高的动物，其大脑和心脏的距离约3米，完全是靠高达160260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的。按分析，当长颈鹿低头饮水时，大脑的位置低于心脏，大量的血液会涌上大脑，使血压更加增高。但是，世界上没有一只长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管破裂等疾病而死。原来，是裹在长颈鹿身上的一层厚皮紧紧箍住了血管，限制了血压，飞机设计师和航空生物学家依照这一原理，设计出一种新颖的“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。这种“抗荷服”内有一装置，当飞机加速时可压缩空气，还能对血管产生相应的压力。,宇航员,萤火虫,萤火虫发光的效率非常高，几乎能将化学能全部转化为可见光，为现代电光源效率的几倍到几十倍。由于光源来自体内的化学物质，因此，萤火虫发出来的光虽亮但没有热量，也不产生磁场，人们称这种光为“冷光”。三十多年前，人们模拟了萤火虫发光的原理创造出一种日光灯（萤光灯）来，基-本上达到了这种要求。随着科学的发展，萤光的应用也越来越广泛。利用萤光检查食物中细菌的含量，在含有易爆性瓦斯的矿井中用萤光灯照明，在弹药库中的指示灯、水下作业的发光灯，无不用的是萤光。,荧光灯,蝙蝠和雷达以昆虫为食的蝙蝠在不同程度上都有回声定位系统，因此有“活雷达”之称。借助这一系统，它们能在完全黑暗的环境中飞行和捕捉食物，在大量干扰下运用回声定位，发出超声波信号而不影响正常的呼吸。它们头部的口鼻部上长着被称作“鼻状叶”的结构，在周围还有很复杂的特殊皮肤皱褶，这是一种奇特的超声波装置，具有发射超声波的功能，能连续不断地发出高频率超声波。如果碰到障碍物或飞舞的昆虫时，这些超声波就能反射回来，然后由它们超凡的大耳廓所接收，使反馈的讯息在它们微细的大脑中进行分析。这种超声波探测灵敏度和分辩力极高，使它们根据回声不仅能判别方向，为自身飞行路线定位，还能辩别不同的昆虫或障碍物，进行有效的回避或追捕。蝙蝠就是靠着准确的回声定位和无比柔软的皮膜，在空中盘旋自如，甚至还能运用灵巧的曲线飞行，不断变化发出超声波的方向，以防止昆虫干扰它的信息系统，乘机逃脱的企图。,雷达,乌龟,生物界的各种蛋壳、贝壳、乌龟壳、海螺壳以及人的头盖骨等都是一种曲度均匀、质地轻巧的“薄壳结构”。这种“薄壳结构”的表面虽然很薄，但非常耐压。模仿它们壳体在外力作用下，内力都沿着整个表面扩散和分布的力学特征，在建筑工程中早已得到广泛应用。,天津博物馆,在天津市中心区友谊路银河公园旁，一座酷似“白天鹅”的建筑，昂首挺立，展翅欲飞。这就是我国北方唯一的仿生薄壳式建筑天津博物馆。该博物馆结构设计的基础，源于天鹅骨架结构，借助其结构的合理性和可实施性，通过以表现天鹅展翅高飞的翼部大跨度网壳体结构，实现了用最少的材料，建造最大的使用空间的思想。据介绍，天津博物馆投资亿元人民币，历经两年时间，建筑设计师以现代浪漫主义的思维观点，引用仿生原理，以极具震撼力的创作手法，赋予建筑外形和城市景观以生命活力，从而使天津博物馆的外观与周围环境优美和谐地融为一体，并成为天津重要的标志性建筑。,悉尼歌剧院,有10多幅扬帆式薄壳建筑组成的悉尼歌剧院，好像一支远航归来的船队，坐落在悉尼港口一个面积为55000平方米的海上小岛上，一道海堤连接着市区；成为大悉尼市最重要的现代化建筑，也是本世纪世界最有名的建筑之一。这个宏伟的建筑群由欧洲的大艺术家耶尔恩乌特松任总设计师，于1973年建成的。全部建筑长达183m，宽118m；最高点距水面67m，相当20层大楼的高度。天花板和内墙都以漂亮木料镶嵌，主厅铺着蓝地毯，音响效果很好。全部900多个厅堂房屋中，包括1547个座位的歌剧院，2690个座位的音乐厅，544个座位的剧场，同时可容纳；观众7000余人。每天开放16个小时，平均有10场演出。,悉尼的象征远航归来的船队(歌剧院),蜻蜓,蜻蜒通过翅膀振动可产生不同于周围大气的局部不稳定气流，并利用气流产生的涡流来使自己上升。蜻蜒能在很小的推力下翱翔，不但可向前飞行，还能向后和左右两侧飞行，其向前飞行速度可达72km/小时。此外，蜻蜒的飞行行为简单，仅靠两对翅膀不停地拍打。科学家据此结构基础研制成功了直升飞机。飞机在高速飞行时，常会引起剧烈振动，甚至有时会折断机翼而引起飞机失事。蜻蜒依靠加重的翅痣在高速飞行时安然无恙，于是人们仿效蜻蜒在飞机的两翼加上了平衡重锤，解决了因高速飞行而引起振动这个令人棘手的问题。,“美洲狮”直升机,蜘蛛,蜘蛛和装甲,生物学家对蜘蛛丝的研究发现，其强度相当于同等直径的钢丝的5倍。受此启示，英国剑桥一所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。利用纺织技术把这种纤维加以纺织或者做成复合材料，可以用来作防弹衣、防弹车、坦克装甲车等的结构材料。,钢索,虎鲸,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。潜艇专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰吸一次气中得到启迪，在潜艇顶部突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”。,“奥斯卡”级潜艇(俄罗斯）,蝴蝶,遨游太空的人造卫星，当受到阳光强烈辐射时，卫星温度会高达200；而在阴影区域，卫星温度会下降至200左右，这很容易损坏卫星上的精密仪器仪表，它一度曾使航天科学家伤透了脑筋。后来，人们从蝴蝶身上受到启迪。原来，蝴蝶身体表面生长着一层细小的鳞片，这些鳞片有调节体温的作用。每当气温上升、阳光直射时，鳞片自动张开，以减少阳光的辐射角度，从而减少对阳光热能的吸收；当外界气温下降时，鳞片自动闭合，紧贴体表，让阳光直射鳞片，从而把体温控制在正常范围之内。科学家经过研究，为人造地球卫星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统。,蝴蝶和卫星控温系统,蝴蝶翅膀上的鳞片,人造卫星,人造卫星是在十分严酷的温度条件下工作的，卫星上的仪器设备有的需要恒温环境，有的需要超低温环境；有的要求强化散热。而卫星大约在65%70%的时间内，会受到太阳的强烈照射，致使卫星体表温度达100200，如此高的温度会影响绝大多数仪器的正常工作。卫星按照轨道运行到地球的阴影区时，表体温度又会骤然下降至-100-200。而在此种环境中，卫星内的仪器也无法使用。如何控制卫星内外的热交换过程，使其热平衡温度处于要求范围，保证卫星能正常工作?这便是卫星的热控制系统的主要工作。据说，早期航天专家们为解决这一难题苦苦探索之时，蝴蝶还帮了大忙。当时，正值气温与阳光照射变化较大之时，蝴蝶却毫无感觉。后来在生物学家的帮助下，解开了这一科学之谜。原来蝴蝶的身体表面覆盖着一层细小的鳞片，形成无数个反光镜。当气温升高时，鳞片会自动张开，增加反射太阳光的角度，令其减少太阳光的照射，免受太阳灼伤。当气温下降时，鳞片会紧紧地贴在身体表面，让太阳光直射在鳞片上从而吸收更多的太阳能，增加体温。于是科学家茅塞顿开，研究成一种巧妙而灵敏的仿生学装置。这种装置的外形很像气象站的百叶窗，每扇叶片两个表面的辐射散热功能相距甚远。百叶窗的转动部位装有一种对温度极敏感的金属丝。利用金属丝热胀冷缩的物理性质，当卫星飞至地球阳面时，温度超过标准，金属丝就会受热膨胀，使叶片纷纷张开，将辐射散热能力大的那个表面向着太空。当温度迅速下降时，也就是卫星飞行至地球阴面时，金属丝会遇冷而收缩，使每个叶片紧紧闭合，让辐射散热能力小的那个表面暴露在太空，抑制卫星散热。,剑鱼,剑鱼有个十分典型的流线形身体，体表光滑，上颌长而尖，尾柄强壮有力能产生巨大的推动力。当它飞速向前游泳时，长矛般的长颌起着劈水前进作用。以每小时130公里高速前进的箭鱼，坚硬的上颌能将很厚的船底刺穿！箭鱼也叫剑鱼，因其上颌的形状上、下扁平，中间厚两边薄，如同一柄锋利的宝剑而得名。但又因其速度快，如同离弦之箭故称箭鱼。箭鱼快速游泳的体型为飞机设计师提供了活生生的设计蓝图。设计师仿照箭鱼外形，在飞机前安装一根长“针”，这根长“针”刺破了高速前进中产生的“音障”，这样超音速飞机就问世了。高速飞机的出现，也是仿生学的一大成功。,X-1战斗机,1947年10月14日，美国试飞员耶格尔驾驶X-1实验飞机在美国加利福尼亚州南部上空脱离B-29母机。随后，耶格尔驾驶X-1飞机上升到12，000米高空，在此高度上达到1066千米/时的速度，成为人类突破音障的第一人。,飞机突破音障瞬间,飞行器在速度达到音速左右时，会有一股强大的阻力，使飞行器产生强烈的振荡，速度衰减。这一现象被俗称为音障。当飞行器突破这一障碍后，整个世界都安静了，一切声音全被抛在