动物仿生学的例子

1、动物仿生学的例子动物仿生学的例子25个动物仿生学的例子（一）：鱼漂与潜水艇潜水艇是怎能样发明的呢？为了让一种船既能在水面划，又能在海底 游，科学家观察到了鱼这种动物。鱼肚中有一种东西叫鱼瞟，里面装满了空气。在鱼想潜到水底时，将 鱼瞟中的空气排出，浮力就立刻变小了，鱼可自由地沉下水面。而潜水艇 中也有一种机器，里面也装满了空气，将空气一排出，潜水艇便能沉下水 底。科学家是按这个原理制造的潜水艇。看，我们如今已经很高级的潜水艇，原先它们是利用鱼瞟原理而做的 是的，生活中若没有动物，人类将会失去很多发明的机会。能够说，动物 对人类生活也有很大的帮忙。动物仿生学的例子（二）：蝙蝠与雷达蝙蝠会释放出一种

2、超声波，这种声波遇见物体时就会反弹回来，而人 类听不见。雷达就是根据蝙蝠的这种特性发明出来的。在各种地方都会用 到雷达，例如：飞机、航空等。动物仿生学的例子（三）：乌贼和鱼雷诱饵乌贼体内的铤状物能分泌黑色液体，遇到危险时它便释放出这种黑色 液体，诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了 鱼雷诱饵。鱼雷诱醋似袖珍潜艇，可按潜艇的原航向航行，航速不变，也 可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟 肖的表演，令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩，最终使潜艇得以逃脱。动物仿生学的例子（四）：青蛙与电子娃眼我从小爱迪生这本书中读到了青蛙的眼睛，小爱迪生上头说的是青蛙的

3、眼睛只能够看见动的东西。我将信将疑，问了一下爸爸。爸爸说： 你还是做一个试验比较好。我点点头。首先，我先找来一只青蛙，这只青蛙蹲坐在报纸上，用它警惕的大眼 睛盯着我的一举一动，好像警察监视罪犯一样。它身穿美丽的绿皮袄， 好像一个贵妇人，仪态端庄。我先把事先拍死的苍蝇放到它面前。那只苍蝇好像在青蛙的眼里消失 了，对这嗟来之食无动于衷。我拿出了小细线，将苍蝇细心翼翼地扎好， 然后在它的眼前不停地摇晃。突然，青蛙的注意力不在我身上了，它目不 转睛地盯着那只会飞的苍蝇。没过一会儿，只听扑的一声，青蛙伸出了它 长长的、粉红色的舌头，轻轻一卷，便把苍蝇卷进了肚子里。这次实验证明了：青蛙的眼睛只能够看见动的

4、东西，看不见不会动的 东西。于是，科学家们便经过青蛙的眼睛发明了电子蛙眼！动物仿生学的例子（五）：人工冷光自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能 的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，并且 电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的光源呢人类又把目光投向了大自然在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、 甲壳动物、昆虫和鱼类等，并且这些动物发出的光都不产生热，所以又被 称为冷光。在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有 1500 种，它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火 虫发出冷光不仅仅具

5、有很高的发光效率，并且发出的冷光一般都很柔和， 很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。所以，生物光是一种人类梦想的 光。科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、 透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都包含荧 光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与 下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能 的过程。早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照 明光源发生了很大变化。科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光 素，之后又分离出了荧光酶，之后，又用化学方法人工合成了荧光素。由 荧光素、荧光酶、a

6、tp（三磷酸腺甘）和水混合而成的生物光源，可在充满爆炸 性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而能 够在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。动物仿生学的例子（六）：蜘蛛和装甲生物学家发现蜘蛛丝的强度相当于同等体积的钢丝的5倍。受此启发，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。用这种纤维 做成的复合材料能够用来做防弹衣、防弹车、坦克装甲车等结构材料。动物仿生学的例子（七）：电鱼与伏特电池自然界中有许多生物都能产生电，仅仅是鱼类就有500余种。人们将这些能放电的鱼，统称为电鱼。各种电鱼放电

7、的本领各不相同。放电本事最强的是电解、电绘和电鳗。中等大小的电解能产生70伏左右的电压，而非洲电解能产生的电压高达 220 伏；非洲电绘能产生 350伏的电压；电鳗能产生 500伏的电压，有一种南美洲电鳗竟能产生高达 880伏的电压，称得上电击冠军，据说它能击毙像 马那样的大动物。电鱼放电的奥秘究竟在哪里经过对电鱼的解剖研究，最终发此刻电鱼 体内有一种奇特的发电器官。这些发电器官是由许多叫电板或电盘的半透 明的盘形细胞构成的。由于电鱼的种类不一样，所以发电器的形状、位置、 电板数都不一样。电鳗的发电器呈棱形，位于尾部脊椎两侧的肌肉中；电 鲸的发电器形似扁平的肾脏，排列在身体中线两侧，共有200

8、万块电板；电绘的发电器起源于某种腺体，位于皮肤与肌肉之间，约有 500万块电板。 单个电板产生的电压很微弱，但由于电板很多，产生的电压就很大了。电鱼这种非凡的本领，引起了人们极大的兴趣。19世纪初，意大利物理学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设计出世界上最早的伏特电池。因 为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的，所以把它叫做人造电器官。 对电鱼的研究，还给人们这样的启示：如果能成功地模仿电鱼的发电器官， 那么，船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。动物仿生学的例子（八）：水母的顺风耳在自然界中，水母，早在 5亿多年前，它们就已经在海水里生活了 可是，水母跟顺风耳又有什么关系呢？人们肯定会问

9、这样一个问题。因为， 水母在风暴来临之前，就会成群结队地游向大海，就预示风暴即将来临。可是，这又与顺风耳有什么关系呢？原先，在蓝色的海洋上，由空气和波浪摩擦而产生的次声波（频率为 813赫兹），是风暴来临之前的预告。这 种次声波，人耳是听不到的，而对水母来说却是易如反掌。科学家经过研究发现，水母的耳朵里长着一个细柄，柄上有个小球，球内有块小小的听 石。科学家仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，相当 精确地模拟了水母感受次声波的器官。动物仿生学的例子（九）：失重现象长颈鹿之所以能将血液经过长长的颈输送到头部，是由于长颈鹿的血压很高。据测定，长颈鹿的血压比人的正常血压高出2倍。这样高

10、的血压为什么不会导致长颈鹿患脑溢血而死亡呢？这和长颈鹿身体的结构有关。首先，长颈鹿血管周围的肌肉十分发达，能压缩血管，控制血流量；同时 长颈鹿腿部及全身的皮肤和筋膜绷得很紧，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，设置一种特殊器械，让宇航员利用 这种器械每一天锻炼几小时，以防止宇航员血管周围肌肉退化；在宇宙飞 船升空时，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 制了飞行服抗荷服。抗荷服上安有充气装置，随着飞船速度的增高，抗荷服能够充入必须量的气体，从而对血管产生必须的压力，使宇航员的血压 坚持正常。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， 这样

11、能够减小宇航员腿部的血压，利于身体上部的血液向下肢输送。动物仿生学的例子（十）：蛋壳与薄壳建筑蛋壳呈拱形，跨度大，包括许多力学原理。虽然它仅有2mm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。薄壳建筑也并非都是拱 形，举世闻名的悉尼歌剧院则像一组泊港的群帆。动物仿生学的例子（十一）：斑马与斑马线斑马生活在非洲大陆，外形与一般的马没有什么两样，它们身上的条 纹是为适应生存环境而衍化出来的保护色。在所有斑马中，细斑马长得最 大最美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圆又大，条纹细密且多。斑马常与 草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪

12、羚及鸵鸟等共处，以抵御天敌。人类将斑 马条纹应用到军事上是一个是很成功仿生学例子。动物仿生学的例子（十二）蝴蝶与人造卫星五彩的蝴蝶锦色粲然，如重月纹凤蝶，褐脉金斑蝶等，尤其是萤光翼 凤蝶，其后翅在阳光下时而金黄，时而翠绿，有时还由紫变蓝。科学家经 过对蝴蝶色彩的研究，为军事防御带来了极大的裨益。在二战期间，德军 包围了列宁格勒，企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施。苏联昆 虫学家施万维奇根据当时人们对伪装缺乏认识的情景，提出利用蝴蝶的色 彩在花丛中不易被发现的道理，在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装。所 以，尽管德军费尽心机，但列宁格勒的军事基地仍安然无恙，为赢得最终 的胜利奠定了坚实的基础

13、。根据同样的原理，之后人们还生产出了迷彩服, 大大减少了战斗中的伤亡。人造卫星在太空中由于位置的不断变化可引起温度骤然变化，有时温 差可高达两、三百度，严重影响许多仪器的正常工作。科学家们受蝴蝶身 上的鳞片会随阳光的照射方向自动变换角度而调节体温的启发，将人造卫 星的控温系统制成了叶片正反两面辐射、散热本事相差很大的百叶窗样式, 在每扇窗的转动位置安装有对温度敏感的金属丝，随温度变化可调节窗的 开合，从而坚持了人造卫星内部温度的恒定，解决了航天事业中的一大难 题。动物仿生学的例子（十三）兀鹫是世界上最大的食腐鸟类，专门吃死去的动物的尸体。兀鹫能够在空中飞行数小时寻找动物的尸体而不会疲惫。其他种

14、类的 鸟类要想做到这一点就必须消耗很多的能量，而兀鹫飞行同样的时间所消 耗的能量却很少。科学家们经过观察发现，兀鹫在飞行时翅膀几乎是不动 的，它们主要是靠上升气流为其飞行供给足够的升力。与其说兀鹫是在空 中飞行，还不如说兀鹫是在空中滑翔。兀鹫能够做到这一点，除了兀鹫的 翅膀十分宽大外，翅膀的形状也起到了很大的作用。科学家们发现，兀鹫 在空中飞行时几乎不需要振动翅膀，这就意味着这种飞行方式几乎不用消 耗能量。这就解释了兀鹫在空中长时间飞行而不会疲惫的原因。根据这一 发现。科学家们制造了一艘仿生小型载人潜艇。这艘潜艇与传统潜艇的区 别是加装了仿兀鹫翅膀的结构，类似于飞机的机翼。这一看似简单的结构

15、却给这艘潜艇供给了相当大额外的动力，能够使这艘潜艇借助于洋流在海 水中滑翔。也就是说，在加装相等的燃料的情景下，仿生潜艇的续航里程 是传统潜艇的几倍。这就为科学家进行海洋科研供给了便利。以前，科学家们对某一海域的海底进行研究时，必须先到达指定海域, 然后释放科研潜艇，并且，必须受时间的限制。因为传统潜艇的续航里程 实在是有限。为此，科学家们不得不放弃很多立刻就要观察到的现象，这对科研是很大的影响。而新型仿生科研潜艇就完美的解决这一难题。利用 这种潜艇进行科研不必非要到达预定海域，在水下潜行也几乎不受时间的 限制。这就为某些特殊的海洋科研的开展供给了便利。比如，利用这种潜艇能够长时间地观察珊瑚礁

16、周边的生物活动情景； 能够潜入更深的海里观察深海生物的活动规律等。这对人类认识海洋，保 护海洋，开发利用海洋都有着不可估量的意义。造物主的神奇给人类以巨 大的启迪，仿生学的研究也才刚刚开始。向动物学习，我们还有很长的路 要走。动物仿生学的例子（十四）：甲虫与炮弹气步甲炮虫自卫时，可喷射出具有恶臭的高温液体炮弹，以迷惑、刺 激和惊吓敌害。科学家将其解剖后发现甲虫体内有3个小室，分别储有二元酚溶液、双氧水和生物酶。二元酚和双氧水流到第三小室与生物酶混合 发生化学反应，瞬间就成为100c的毒液，并迅速射出。这种原理已应用于 军事技术中。二战期间，德国纳粹为了战争的需要，据此机理制造出了一 种功率极大

17、且性能安全可靠的新型发动机，安装在飞航式导弹上，使之飞 行速度加快，安全稳定，命中率提高，英国伦敦在受其轰炸时损失惨重。 美国军事专家受甲虫喷射原理的启发研制出了先进的二元化武器。这种武器将两种或多种能产生毒剂的化学物质分装在两个隔开的容器中，炮弹发 射后隔膜破裂，两种毒剂中间体在弹体飞行的810秒内混合并发生反应，在到达目标的瞬间生成致命的毒剂以杀伤敌人。它们易于生产、储存、运 输，安全且不易失效。萤火虫可将化学能直接转变成光能，且转化效率达 100%,而普通电灯的发光效率仅有 6%。人们模仿萤火虫的发光原理制成的 冷光源可将发光效率提高十几倍，大大节俭了能量。另外，根据甲虫的视 动反应机制

18、研制成功的空对地速度计已成功地应用于航空事业中o动物仿生学的例子（十五）：蜻蜓与平衡重锤蜻蜒经过翅膀振动可产生不一样于周围大气的局部不稳定气流，井利 用气流产生的涡流来使自我上升。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， 具向前飞行速度可达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。动物仿生学的例子（十

19、六）苍蝇与平衡棒昆虫学家研究发现，苍蝇的后翅退化成一对平衡棒。当它飞行时，平 衡棒以必须的频率进行机械振动，能够调节翅膀的运动方向，是坚持苍蝇 身体平衡的导航仪。科学家据此原理研制成一代新型导航仪振动陀螺仪， 大大改善了飞机的飞行性能 llj,可使飞机自动停止危险的滚翻飞行，在机 体强烈倾斜时还能自动恢复平衡，即使是飞机在最复杂的急转弯时也万无 一失。苍蝇的复眼包含 4000个可独立成像的单眼，能看清几乎 360o范围 内的物体。在蝇眼的启示下，人们制成了由1329块小透镜组成的一次可拍1329张高分辨率照片的蝇眼照相机，在军事、医学、航空、航天上被广泛 应用。苍蝇的嗅觉异常灵敏并能对数十种气

20、味进行快速分析且可立即作出 反应。科学家根据苍蝇嗅觉器官的结构，把各种化学反应转变成电脉冲的 方式，制成了十分灵敏的小型气体分析仪，已广泛应用于宇宙飞船、潜艇 和矿井等场所来检测气体成分，使科研、生产的安全系数更为准确、可靠。动物仿生学的例子（十七）：蜂巢与偏振光导航仪蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成，每个小蜂房的底部由3个相同的菱形组成，这些结构与近代数学家精确计算出来的菱形钝角109。28’,锐角70。32’完全相同，是最节省材料的结构， 且容量大、 极坚固，令许多专家赞叹不止。人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层 结构板，强度大、重量轻、不

21、易传导声和热，是建筑及制造航天飞机、宇 宙飞船、人造卫星等的梦想材料。蜜蜂复眼的每个单眼中相邻地排列着对 偏振光方向十分敏感的偏振片，可利用太阳准确定位。科学家据此原理研 制成功了偏振光导航仪，早已广泛用于航海事业中。动物仿生学的例子（十八）：翠鸟是一种可爱的小型鸟类，以捕食水中的小鱼为生。但我们都明白，水面会反射太阳的光线。当我们俯瞰水面时会受到反 射光的影响，看不清水下的情景。如果水是流动的或水面受风的影响而产 生波浪，就更加看不清水下的情景。那么翠鸟是如何对水下的情景一目了 然的呢？答案就藏在翠鸟的眼睛里。翠鸟的眼睛与人类相比除了大小差别 很大外，结构也存在着巨大差异。翠鸟的眼睛里有一种

22、特殊的细胞，能够 滤除太阳光中的蓝色光。而太阳光中的蓝光是导致我们看不清水面的主要 光线，所以，翠鸟能够轻而易举的看清水下的情景。而人类的眼睛中没有 这种特殊的细胞，所以我们看不清水下的情景。翠鸟眼睛的特殊功能对我们人类有什么启示呢？科学家仿照翠鸟的眼 睛制造了一台仿生学摄像机，这台摄像机除了具有传统摄像机的摄像功能外，还有一个特殊功能，那就是能够滤除太阳光中的任何一种光线。显然, 这台仿生摄像机的功能比翠鸟的眼睛还要强大。为了验证这台摄像机的功 能，科学家们做了比较试验。将传统摄像机安放在直升机上对波涛汹涌的 大海进行航拍，得到的图像很单一，监视器上仅仅出现了蓝色的海浪。而 将仿翠鸟眼睛摄像

23、机安放在直升机上对同一海域进行航拍时，监视器上出 现了不一样的情景：这片海域有两头海豚和三头座头鲸，其中有一头是幼 鲸。这样的结果令科学家喜出望外。有了这样的摄像机，科学家们就有可 能对鲸类的觅食、迁徙、繁殖等习性进行跟踪研究，从而保护这类濒危物 种。这对维护海洋的生态平衡、保护物种多样性具有巨大的意义。当然， 笔者不期望这种高端产品落入日本的捕鲸者手里，否则，后果不堪设想！动物仿生学的例子（十九）：苍蝇与小型气体分析仪令人厌恶的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却 把它们紧密地联系起来了。苍蝇是声名狼藉的逐臭之夫，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉异常灵敏，远在几千

24、米外的气味也能嗅到。可是苍蝇并没有鼻 子，它靠什么来充当嗅觉的呢原先，苍蝇的鼻子嗅觉感受器分布在头部的 一对触角上。每个鼻子仅有一个鼻孔与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有 气味进入鼻孔，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。 大脑根据不一样气味物质所产生的神经电脉冲的不一样，就可区别出不一 样气味的物质。所以，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成一种 十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的探头不是金属，而是活的苍蝇。 就是把十分纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信 号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一

25、经发现气味物质的信号，便 能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气 体的成分。这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这 种原理，还可用来改善计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原 理中。动物仿生学的例子（二十）：猫头鹰是完美的夜间捕猎者，是鼠类等小型哺乳动物的天敌。它们能够悄无声息地飞向猎物发起致命一击。要明白，老鼠的听觉、嗅觉等感官及其灵敏，猫头鹰是如何做到悄无声息靠近猎物的呢？科学家 对猫头鹰的翅膀做了深入的研究。他们发现猫头鹰的翅膀及其柔软，好像 天鹅绒一般。这种材质的翅膀为什么能大幅度降低噪音呢？科学家们把猫 头鹰翅膀模型放在风洞中进行

26、试验，发现空气基本上是贴着翅膀表面流动 的，这就减小了空气的振动。这种材质的翅膀在飞行时能大幅度减少翅膀 后面的空气扰流，从而大幅度降低噪音。而形状相同、材质不一样的翅膀 模型放入风洞中进行试验时会发现空气流经翅膀时不会紧贴翅膀表面，扰 流比较严重，噪音也大。难道我们要把飞机的翅膀粘上天鹅绒吗？显然不行。飞机的翅膀和猫 头鹰的翅膀有很多区别，照抄照搬显然是不科学的。那么猫头鹰的翅膀还 有什么值得模仿的呢？科学家又做了一个比较试验，让猫头鹰和家鸽近距离飞过一层羽毛。 家鸽的体型与猫头鹰相仿，是很好的比较对象。试验的结果是：当猫头鹰 飞过这些羽毛时，羽毛基本是不动的；而当鸽子飞过这些羽毛时，羽毛被 大幅度的搅动。为什么会有这么大的差别呢？科学家对猫头鹰和鸽子的翅 膀形状进行了比较，发现猫头鹰的翅膀边缘呈锯齿状。正是这种特殊的形 状降低了空气的波动，加上特殊的材质，从而降低了噪音。基于这一发现， 科学家制造了一台有着锯齿状边缘的仿生风机。与传统风机相比，这台仿 生风机