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关于植物仿生学的例子，我急着用

花匠小妙招
2025-04-30 06:42

2018.03.31 回答

植物仿生学一、植物仿生学大自然带给了人类无穷无尽的想象力,启示我们发明创造。人们根据植物的功能、形状等制造了各种各样的工具。源于“叶”的灵感 ① 叶缘启示: 相传春秋战国时期(公元前 507年 —— 公元前 444年) ,中国建筑鼻祖木匠鼻祖—鲁班,在上山砍伐途中,攀爬时手被锯齿草的边缘的齿划伤了, 他仔细观察发现, 原来叶子边缘有两排锋利的锯齿, 于是受此启发, 并经反复实践, 制成了人类史上第一架带有锯齿的木工锯。 ② 叶脉的启示：浮水植物王莲有“水中花王”之称，一个体重35kg 的人坐在上面也不会下沉，原来王莲圆形叶片上的直径可达1-2.5米，背面有许多相互交错的叶脉骨架结构，里面还有气室使得叶子稳定的浮在水面，受叶脉支撑作用的启示，英国著名建筑师约瑟，以钢铁和玻璃为建材，设计了一个顶棚跨度很大的展览大厅—“水晶宫”，它既轻巧、雄伟又经济适用，不仅成就了1851年的第一届世博会，也为近现代功能主义建筑构建了雏形。植物仿生学 ③ 叶子排列的启示车前草，叶子在茎上排列成的螺旋状，夹角为137030’30”。一层顺着一层，错落有致。只有这样叶子才能得到最多的阳光。建筑师根据车前草对植物的通风、采光都具有最佳效果的特性，建造了螺旋状的高楼，这样既通风，又使高楼各个部分受到均匀的太阳光。建筑仿生学是大有作为的一门使用科学技术，他将帮助人们征服地下、天空和海洋，建筑蔚为壮观的地下街区、海底乐园和太空体育城。植物仿生学 ④ 叶序的启示德国波恩大学的科研人员发现，莲叶上有许多非常微小的绒毛和蜡质凸起物。这种粗糙的叶片是干净的，而表面光滑的叶片反而需要清洗。模仿莲叶的自净原理，人们开发出具有防污功能的自净涂层产品，其表面会形成类似茶叶的凹凸形貌，构筑一层疏水层。这样一来，灰尘颗粒只好在涂层表面“悬空而立”，并最终在风雨冲刷下“一扫而净”。此外，叶面形状也启迪了人们的思维。椰子树很高，叶片巨大，但每遇飓风和暴雨也很少被折断。研究发现，椰子叶面呈“之”字形，可以承受更大的压力。据此，建筑师设计出了结构薄、面积大的楼房顶棚、薄状石棉板等。植物仿生学 ⑤ 叶形的启示 a. 荷叶的启示很久很久以前，世界上没有伞。那时候，人们出门很不方便。夏天，太阳晒得皮肤火辣辣地痛。下雨天，把衣服淋得湿漉漉的。鲁班想帮人们解决这个困难，心里很着急。鲁班动了好多脑筋。后来，他跟几个木匠一起在路边造了一个亭子，亭子的顶是尖尖的，四面用几根柱子撑住。接着，他们隔一段路造一个亭子，造了许多亭子。这样，走路的人就方便多了。下雨了或是太阳晒得难受了，就进去躲一躲，歇一歇。鲁班给大家办了件好事，大家都很感激他。可是鲁班自己挺不满意。他想，要是雨下个不停，那该怎么办呢？人总不能老蹲在亭子里植物仿生学不走哇。还得再想办法! 为了这个事儿, 他吃饭不香, 睡觉不安。鲁班想了许多天, 还是没有想出来。一天,天气热极了,他一边做工,一边抹汗。忽然看见许多小孩子在荷花塘边玩,一个孩子摘了一张荷叶,倒过来顶在脑袋上。鲁班觉得挺好玩,就问他们:“ 你们头上顶着张荷叶干什么呀? ” 小孩子七嘴八舌地说:“ 鲁班师傅,您瞧,太阳像个大火轮,我们头上顶着荷叶,就不怕晒了。 ” 鲁班抓过一张荷叶来,仔细瞧了又瞧, 荷叶圆圆的,一面有一丝叶脉,朝头上一罩,又轻巧,以凉快。鲁班心里一下亮堂起来。他赶紧跑回家去,找了一根竹子,劈成许多细细的条条,照着荷叶的样子,扎了个架子;又找了一块羊皮,把它剪得圆圆的,蒙在竹架子上。 “ 好啦,好啦! ” 他高兴得叫起来, “ 这东西既能挡雨遮太阳,又轻巧。 ” 鲁班的妻子听见他大呼小叫的,赶紧从屋里跑出来问他:“ 出了什么事了? ” 鲁班把刚做成的东西递给妻子,说:“ 你试试这玩意儿,以后大家出门去带着它,就不怕雨淋太阳晒了。 ” 鲁班的妻子瞧了瞧,又想了想,说:“ 不错,不过,雨停了,太阳下山了,还拿着这么个东西走路,可不方便了。要是能把它收拢起来,那才好呢。 ” “ 对,对! ” 鲁班听了很高兴,就跟妻子一起动手,把这东西改成可以活动的,用着它,就把它撑开,用不着,就把它收拢。就是咱们今天的伞。植物仿生学 b. 捕蝇草启示捕蝇草是原产于北美洲的一种多年生草本植物,是一种非常有趣的食虫植物,它的茎很短,在叶的顶端长有一个酷似“贝壳”的捕虫夹。捕虫夹内长了几对细毛,是它的感受器,且能分泌蜜汁,当有小虫闯入时,能以极快的速度将其夹住,并消化吸收。根据捕虫草的捕虫原理,莫森制造类一个机器捕蝇草, 他的捕蝇夹内有两对细毛状的传感器, 一旦虫子碰到一根细毛, 传感器就产生电流并出发动力开关, 机器捕虫草就合起捕虫夹, 然后捕虫夹分泌酸液消化虫子。消化之后, 能力转化成电能储藏起来,为下一次捕虫提供能量,从这个过程我们不难看出, 机器捕虫草和一般的自动化机器的最大差别就是, 他可以做到能量自给自足, 不需要人们给他提供额外的电能,虫子越多, 它的动力越强, 越能捉到更多的虫子。 c. 猪笼草的启示猪笼草属于热带食虫植物,原产地主要为旧大陆热带地区。其拥有一个独特的吸取营养的器官——捕虫笼,捕虫笼呈圆筒形,下半部稍膨大,笼口上具有盖子,因其形状像猪笼而得名。猪笼草叶的构造复杂,分叶柄,叶身和卷须。卷须尾部扩大并反卷形成瓶状,可捕食昆虫。瓶状体的瓶盖复面能分秘香味,引诱昆虫。瓶口光滑,昆虫会被滑落瓶内,被瓶底分泌的液体淹死,并分解虫体营养物质,逐渐消化吸收。美国哈弗大学的研究小组收到猪笼草的食肉性植物的叶子的启发,开发了一种超滑材料,这种材料几乎排斥一切液体,当材料表面受到损坏时, 很快就会进行自我修复,并不影响它润滑的能力,人类的自净窗花和“完全不粘锅 ” 将梦想成真。并且人们还根据其捕虫笼的形态设计鱼儿在水中有自由来去的本领，人们就模仿鱼类的形体造船，以木桨仿鳍。相传早在大禹时期，我国古代劳动人民观察鱼在水中用尾巴的摇摆而游动、转弯，他们就在船尾上架置木桨。通过反复的观察、模仿和实践，逐渐改成橹和舵，增加了船的动力，掌握了使船转弯的手段。这样，即使在波涛滚滚的江河中，人们也能让船只航行自如。苍蝇的楫翅（又叫平衡棒）是“天然导航仪”，人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上，实现了自动驾驶。苍蝇的眼睛是一种“复眼”，由30O0多只小眼组成，人们模仿它制成了“蝇眼透镜”。“蝇眼透镜”是用几百或者几千块小透镜整齐排列组合而成的，用它作镜头可以制成“蝇眼照相机”，一次就能照出千百张相同的相片。这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路，大大提高了工效和质量。“蝇眼透镜”是一种新型光学元件，它的用途很多。鸟类的翅膀具有许多特殊功能和结构，使得它们不仅善于飞行，而且会表演许多“特技”，这些特技还是目前人类的技术难以达到的。小小的蜂鸟是鸟中的“直升机”，它既可以垂直起落，又可以退着飞。在吮吸花蜜时，它不像蜜蜂那样停落在花上，而是悬停于空中。这是多么巧妙的飞行啊。制造具有蜂鸟飞行特性的垂直起落飞机，已经成为许多飞机设计师梦寐以求的愿望。在企鹅的启示下，人们设计了一种新型汽车“企鹅牌极地越野汽车”。这种汽车用宽阔的底部贴在雪面上，用轮勺推动前进，这样不仅解决了极地运输问题，而且也可以在泥泞地带行驶。苍蝇的眼睛，发明了蝇眼摄象机。苍蝇的灵敏感知，发明了危险探测仪，用在危险工作场所鹰的滑翔技巧，发明了滑翔机。鸟类的留线造型，改变了飞机的外型，更符合空气动力学。鸟类的骨头，改进了飞行器的骨架结构，更轻，强度更高。蝙蝠和海豚的声波探测，发明了超声波雷达。飞机靠雷达在夜间飞行是人们从蝙蝠身上受到的启示仙人掌、蚂蚁，这些自然的事物随处可见，因此它们并不稀奇，但你可别小看它们。你是否看过一群小小的蚂蚁，在墙壁爬动著？它们时时抬著像沙子一般小的食物，成群结队的走动。那细小的身材，生命十分柔弱，只要被人一压，它的一生，可能就这样结束。蚂蚁虽然渺小，但非常团结。一只蚂蚁找到食物，由於食物的体积太大，自己无法搬运，它便立刻回巢，通知夥伴，大家一起团结起来，就能成功了。我们也是一样，如果不能团结，像一盘散沙一样，一点力量都没有；如果能合作，在做人处世上就能屹立不摇。仙人掌生活在沙漠地区，那里酷热无比，还有许多恶毒的猛兽，处境十分危险。但是仙人掌生活在那里许久，却不见它绝种，这是因为它为了适应险恶的环境，长出了尖锐的刺，使动物们无可奈何。这似乎告诉我们，必须克服困难，外在艰苦的环境，要靠自己坚强的毅力去解决。俗语说：「天下无难事，只怕有心人。」就是这个道理。大自然中，给我们的启示实在太多了，只要用心体会，都能让我们对生命有更深一层的体认，像仙人掌、蚂蚁，不都是很好的例子吗？蝴蝶五彩的蝴蝶颜色粲然，如重月纹凤蝶、褐脉金斑蝶等，尤其是萤光翼凤蝶，其后翊在阳光下时而金黄，时而翠绿，有时还由紫变蓝。科学家通过对蝴蝶色彩的研究，为军事防御带来了极大的稗益。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况，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。因此，尽管德军费尽心机，但列宁格勒的军事基地仍然无恙，为赢得最后的胜利奠定了坚实的基础。根据同样的原理，后来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反两面辐射、散热能力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，从而保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。甲虫甲虫自卫时，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100℃的毒液，并迅速射出。这种原理目前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8—10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只有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，大大节约了能量。另外，根据甲虫的视动反应机制研制成功的空对地速度计已成功地应用于航空事业中。蜻蜓蜻蜓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。蜻蜓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72公里/小时。此外，蜻蜓的飞行行为简单，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。蜻蜓依靠加重的翅膀在高速飞行时安然无恙，于是人们效仿蜻蜓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。为了研究滑翔飞行和碰撞的空气动力学以及其飞行的效率，一个四叶驱动，用远程水平仪控制的机动机翼（翅膀）模型被研制，并第一次在风洞内测试了各项飞行参数。第二个模型试图安装一个以更快频率飞行的翅膀，达到每秒18次震动的速度。有特色的是，这个模型采用了可变可调节前后两对机翼之间相差的装置。研究的中心和长远目标，是要研究使用“翅膀”驱动的飞机表现，以及与传统的螺旋推动器驱动的飞机效率的比较等等。苍蝇家蝇的特别之处在于它的快速的飞行技术，这使得它很难被人类抓住。即使在它的后面也很难接近它。它设想到了每一种情况，非常小心，并能快速移动。那么，它是怎么做到的呢？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，平衡棒以一定的频率进行机械振动，可以调节翅膀的运动方向，是保持苍蝇身体平衡导航仪。科学家据此原理研制成一代新型导航仪——振动陀螺仪，大在改进了飞机的飞行性能，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360度范围内的物体。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像机，在军事、医学、航空、航天上被广泛应用。苍蝇的嗅觉特别灵敏并能对数十种气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，目前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。