動植物仿生學(xué)應(yīng)用舉例

1、Report of the elite class in the period of biological ecology動植物仿生學(xué)應(yīng)用舉例,生態(tài)學(xué)菁英班生物期中報告,匯報人：徐林莉 鄭凌霄 袁旭東 （三人貢獻(xiàn)相同）,目 錄,CONTENTS,仿生學(xué)概念Bionics concept,植物仿生學(xué)Plant bionics,動物仿生學(xué)Animal bionics,總結(jié)summary,,,,仿生學(xué)概念Bionics conce

2、pt,01,,中文名,外文名,人們研究生物體的結(jié)構(gòu)與功能工作的原理，并根據(jù)這些原理發(fā)明出新的設(shè)備、工具和科技，創(chuàng)造出適用于生產(chǎn)，學(xué)習(xí)和生活的先進(jìn)技術(shù)。,仿生學(xué)概念Bionics concept,植物仿生學(xué)Bionics concept,02,源于“根”的靈感,“鋼筋混泥土”的發(fā)明源于植物根系的特點(diǎn).法國園藝師約瑟夫·莫尼哀為了解決養(yǎng)花的大陶盆不結(jié)實(shí)的問題,他曾先后試用木材和水泥來做花盆,但效果都不理想.他依然經(jīng)常為園藝場中

3、水泥制成的蓄水池和花壇被撞壞而煩惱.一日,他不慎將花盆再次撞壞,郁悶至極的前去收拾殘花時,他下意識地注意到,土壤雖然松散,卻能在植物交叉延伸的根須四周黏結(jié)聚集到一起.受此啟發(fā),他試著用舊鐵絲仿造植物的根系織成交叉結(jié)構(gòu),再用水泥、石子澆鑄在一起,砌成花壇、水池牢固度大大加強(qiáng),這也為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的制作提供了思路.,源于“莖”的靈感,云杉生長于高寒濕潤之巔,它之所以可以適應(yīng)山上長年累月的狂風(fēng)襲擊,達(dá)到數(shù)百余年的樹齡,是因?yàn)槠錁涓傻撞恐睆斤@著

4、增大,形成一個圓錐形,這樣既減輕了自重,又加強(qiáng)了穩(wěn)定性. 人們模仿云杉對大風(fēng)的適應(yīng)性特點(diǎn),把建造在山頂上的電視塔設(shè)計(jì)成類似圓錐體,就能抵抗住大風(fēng)襲擊.同樣,所有的塔或高煙囪,甚至超高層建筑幾乎無一例外地采用底大頂小的形狀.,源于“葉”的靈感,,浮水植物王蓮有“水中花王”之稱.一個體重35kg的人坐在上面也不會下沉.原來王蓮圓形葉片的直徑可達(dá)1～2．5m,背面有許多相互交錯的葉脈骨架結(jié)構(gòu),里面還有氣室使得葉子穩(wěn)定地浮在

5、水面.,受葉脈支撐作用的啟發(fā),英國著名建筑師約瑟,以鋼鐵和玻璃為建材,設(shè)計(jì)了一座頂棚跨度很大的展覽大廳──“水晶宮”,它既輕巧、雄偉又經(jīng)濟(jì)耐用,不僅成就了1851年的第一屆世博會,也為近現(xiàn)代功能主義建筑構(gòu)建了雛形.,源于“花”的靈感,向日葵又名朝陽花,它的最大特點(diǎn)就是向陽而生,以便吸收到盡可能多的陽光.德國建筑學(xué)家從向日葵上獲得靈感,建成了一幢能隨太陽轉(zhuǎn)動的向日葵旋轉(zhuǎn)房屋.它裝有如同雷達(dá)一樣的紅外線跟蹤器,只要天一亮,房屋上的馬達(dá)就開始

6、啟動,使房屋迎著太陽緩慢轉(zhuǎn)動,始終與太陽保持最佳角度,使陽光最大限度地照進(jìn)屋內(nèi).夜間,房屋又在不知不覺中慢慢復(fù)位.這種建筑能夠充分利用太陽能,保證房屋的日常供熱和用電.因?yàn)樵诜宽斏习仓昧颂柲茈姵睾途酃忡R,所以建筑物能將光能儲存起來,供陰雨天和夜晚使用.,源于“果實(shí)”的靈感,尼龍搭扣的誕生是從果實(shí)中受到啟發(fā)的經(jīng)典案例.它的發(fā)明者是瑞士工程師喬治·德·梅斯特拉爾.20世紀(jì)40年代末,他經(jīng)常帶著自己的愛犬到森林中漫步,每

7、次返回時他都發(fā)現(xiàn)褲子和狗身上粘滿了蒼耳、牛蒡等刺果.,受到好奇心的驅(qū)使,喬治用顯微鏡觀察刺果,發(fā)現(xiàn)無數(shù)的小鉤子在有毛圈結(jié)構(gòu)的褲料上,不能輕易脫落.經(jīng)過8年的實(shí)驗(yàn),終于發(fā)明了既容易系上又容易解開的尼龍搭扣.,再如,古代有一種可以阻止騎兵前進(jìn)的武器叫鐵蒺藜,這種武器的原形就來源于植物中蒺藜科的一種雜草的果實(shí),它的刺非常的堅(jiān)硬,以至于如果馬蹄踏上都會被刺到,所以有人就把鐵作成蒺藜果的形狀用以御敵.,動物仿生學(xué)Animal bionics,0

8、3,,通過對牛蛙跳躍時連續(xù)動作的攝影圖片分析，牛蛙的后肢有4個關(guān)節(jié)。關(guān)節(jié)的屈伸轉(zhuǎn)動與力量的傳遞十分和諧。牛蛙在跳躍時整個身體都十分放松，前腿松弛，充分利用了向前跳躍的慣性力。其后腿蹬地時的爆發(fā)力很大，而且離地后又充分伸展，充分利用向前的慣性力且又為下一次跳躍積蓄能量。這種高效率的關(guān)節(jié)傳動能力及其動作的松弛度為跳躍運(yùn)動員的技術(shù)動作提供了很好的訓(xùn)練模式。牛蛙跳躍的一剎那，充分地把后蹬力量轉(zhuǎn)化為向前的沖力，這種高超的跳躍技術(shù)值得我們很好地借鑒

9、。,,一般情況下，蜣螂的體表(包括背腹部和肢體)在接觸、切割、揉送、滾動糞便一系列過程中都不會被黏呼呼的糞便所黏附。傳統(tǒng)上一般認(rèn)為，在光滑的界面上，運(yùn)動阻力小、速度快、無黏附。但在掃描電鏡下，我們發(fā)現(xiàn)蜣螂的表面不是光滑的，而是由凹陷和隆起構(gòu)成的非光滑表面。不同部位的非光滑性結(jié)構(gòu)和程度有不同，經(jīng)常接觸糞便的體表非光滑性越明顯。,任露泉院士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)選擇與蜣螂推糞球行為最相關(guān)的頭部唇基進(jìn)行研究，蜣螂非光滑表面的減黏機(jī)制在于它有效地減少土壤

10、黏附表面，在凹坑產(chǎn)生有氣、無土和無水區(qū)，限制連續(xù)水膜的形成，降低界面的空氣負(fù)壓。仿其非光滑表面設(shè)計(jì)的推土板和犁壁具有良好的脫附作用。在相同土壤的耕地實(shí)驗(yàn)中，與普通20鋼光滑犁相比，仿生20 犁降阻12.7%; 與普通35 鋼光滑犁相比，仿生35犁降阻18%，省油12.6%。仿生的“新型綠色仿生不粘鍋”與傳統(tǒng)的裸鋁鍋、不銹鋼鍋及聚四氟乙烯不粘鍋相比較，具有綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、耐高溫、耐磨耐用、不粘、不糊、易清潔和

11、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。,許多節(jié)肢動物都可生產(chǎn)毒氣(液)，其中部分動物采用的是二元系生產(chǎn)程序，氣步甲，又叫“放屁蟲”，，它們是制造和使用化學(xué)武器的能手。遇到敵害進(jìn)攻，會轉(zhuǎn)過身體，從肛門噴出灼熱的煙霧，發(fā)出類似爆炸的聲響，濃煙有半尺多高。所放的“屁”帶有濃硝酸的氣味，使天敵感到辛辣刺鼻，頭痛眼花，迅速逃竄。,化學(xué)武器大規(guī)模使用始于1914~1918 年的第一次世界大戰(zhàn)。使用的毒劑有氯氣、光氣、雙光氣、氯化苦、二苯氯胂、氫氰酸和芥子氣等。與毒

12、劑直接填入彈內(nèi)的一元化學(xué)武器相比，二元化學(xué)武器優(yōu)點(diǎn)是易于生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸，安全且不易失效。在全面禁止化學(xué)武器公約簽訂以后，大量一元化學(xué)武器將被銷毀，化學(xué)武器的發(fā)展也受到很大制約，但由于公約本身存在的漏洞和某些國家的“不自覺”，化學(xué)武器的研究仍在秘密進(jìn)行。,,04,總結(jié)summary,,仿生學(xué)的研究內(nèi)容，從模擬微觀世界的分子仿生學(xué)到宏觀的宇宙仿生學(xué)包括了更為廣泛的內(nèi)容。而當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)正是處于一個各種自然科學(xué)高度綜合和互相交叉、滲透的新

13、時代，仿生學(xué)通過模擬的方法把對生命的研究和實(shí)踐結(jié)合起來，同時對生物學(xué)的發(fā)展也起了極大的促進(jìn)作用。在其它學(xué)科的滲透和影響下，使生物科學(xué)的研究在方法上發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變；在內(nèi)容上也從描述和分析的水平向著精確和定量的方向深化。生物科學(xué)的發(fā)展又是以仿生學(xué)為渠道向各種自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)輸送寶貴的資料和豐富的營養(yǎng)，加速科學(xué)的發(fā)展。因此，仿生學(xué)的科研顯示出無窮的生命力，它的發(fā)展和成就將為促進(jìn)世界整體科學(xué)技術(shù)的發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。,意義：,IN,,T,,