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标题: 有趣的仿生学
发信站: BBS 哈工大紫丁香站 (Mon Dec 19 08:52:55 2005)

有趣的仿生学

文／朱遵义

仿生学作为一门独立的学科，形成于20世纪60年代，它是研究生物系统的结构性质、能量
转换和信息加工的处理过程，用来改善现有的或创造出崭新的机械、仪器、建筑结构和工
艺过程的边缘学科。仿生技术是发展现代高新技术的重要途径之一。下面撷取几例，仅供
参考。

1　我国最早的仿生师——鲁班

我国古代杰出的工匠鲁班，在一次上山砍树时，不小心被一棵小草划破了手，他好奇地摘
下草叶观察，发现叶子的边缘有许多锋利的小齿，于是突发奇想，把铁片磨上细齿用来割
断木头，从而发明了常用的伐木工具——锯。锯的发明是鲁班从带齿的叶片得到的启发。

2　高速运转的恐龙钻头

鸭嘴龙是史前巨型爬行动物，它的牙床上重重叠叠地长了约600颗牙齿，如果上面的牙齿磨
掉了，下面的牙齿会补上去。而且它们的牙齿是双层的，外层的牙不能用了，内层的牙齿
会自动补上去，继续使用。机械师模仿鸭嘴龙牙齿的排列形状，设计制成了一种恐龙钻头
。这种新钻头模仿鸭嘴龙的牙齿，装了两层，内层的齿嵌在较软的材料上，当外层的齿磨
坏了不能使用时，钻头继续旋转，就会将这层软材料磨掉，露出内层的齿，于是钻头又可
以继续钻进了。这种钻头减少了调换钻头的麻烦，其钻进速度是一般钻头的2倍。真想不到
，史前生物鸭嘴龙也能为现代科学技术作出贡献。

3　长颈鹿与飞行“抗荷服”

长劲鹿身高在5ｍ以上，头部距离心脏有3ｍ，如果没有高的血压，头部大脑就可能得不到
充分的血液。据测定，长颈鹿体内的血压高达46.55ｋｐａ（350ｍｍＨｇ），比人的血压
高出2倍，其他动物如果血压升到这样的高值，会立即因脑溢血而死亡。长颈鹿为什么不会
发生脑溢血呢?原来，长颈鹿的那层紧绷在身上的皮肤能抵抗突然升高的血压。当它低头喝
水时，紧绷的皮肤会牢牢箍住血管，不会因血压的突然增加而被胀破。科学家受到启示，
发明了一种仿照长颈鹿皮肤的飞行服——“抗荷服”。抗荷服上有一套充气装置，随飞机
速度的增高，会自动充入一定数量的气体，压缩空气对血管产生一定的压力，从而使人的
血压保持正常。

4　导弹命名“响尾蛇”

响尾蛇是一种毒性很强的蛇，它有一种能探测周围环境中温度变化的红外线感受器，长在
眼睛与鼻孔之间的颊窝里。由于响尾蛇具备了这种红外线感受器，在黑暗中也能准确无误
地捕获猎物。美国的海军武器研究中心，利用这一原理，研制出一种空对空导弹的敏感器
件，能够探测来自目标的红外辐射，从而紧紧盯住目标不放，直至把目标摧毁。这种导弹
被命名为“响尾蛇导弹”。

5　伪装之王变色龙

变色龙学名叫“避役”，它行动迟缓，面目可憎，浑身灰黑色，布满了疙瘩，可是它在一
昼夜中能变换六七种颜色。原来，变色龙的表皮上有一个变幻无穷的“色彩仓库”，贮藏
着黄、绿、蓝、黑等各种色素细胞，一旦周围的光线、温度和湿度发生了变化，变色龙就
随之改变体色。科学家仿照变色龙，制成了一种既能自动改变颜色，又始终与环境保持一
致的军装。这种军装用一种对光线变化很敏感的化学纤维织成的布料制成，士兵穿上这种
军装，可以放心地从白色的沙滩上登陆，在森林里军装是深绿色，在草地时又变成麻黄色
的了。

6　鳄鱼“流泪”的启示

凶残的鳄鱼在吞食猎物时，总是流着“悲伤”的眼泪，其实它们是在排泄体内多余的盐分
。生活在咸水或海水中的动物，体内都有一种特殊的结构——盐腺，各种盐腺的构造基本
一样：中间是一根导管，并向四周辐射出几千根细管，跟血管交织在一起，把血液中多余
的盐分离析出来，再通过中央的导管排泄到体外。盐腺是动物天然的“咸水淡化器”。科
学家从鳄鱼的流泪中得到启示，模仿盐腺的构造原理，研制出一种体积小、重量轻、效率
高、价格低的“仿生海水淡化器”，从根本上解决了海水淡化的难题。

7　潜艇的外形像海豚

海豚的游泳速度每小时可达一百多千米，轻而易举地超过现代潜艇的航速，海豚游泳快的
秘密在哪里?仿生学家解剖了海豚，发现其皮肤的特殊构造是游得快的主要原因。海豚的皮
肤外面的表皮薄而富有弹性，里面的真皮像海绵一样有许多突起，突起之间充满了液体。
这种皮肤能吸收和消除阻碍前进的水流漩涡，使水流从它表面顺利通过，因而游得快。仿
生学家模仿海豚的皮肤，用富有弹性的有机材料制成一种多层的潜艇外壳，潜艇穿上这层
人造“皮肤”，航行时阻力可减少一半，航速提高了1倍。

8　啄木鸟与新型安全帽

啄木鸟一天可发出约600次的啄木声，每啄一次的速度可达每秒55ｋｍ，比空气中的音速还
快1.6倍，而它的头部摇动的速度更快，约每小时2 080ｋｍ，比射出的子弹还要快1倍多。
此时，它头部所受到的冲击力约为所受重力的1000倍，而一辆时速为56ｋｍ的汽车撞在一
堵墙上，受到的冲击力仅为所受重力的10倍。为什么啄木鸟头部可以受到那么大的力却不
会得脑震荡?原来啄木鸟头部的构造与众不同，它的脑壳非常坚硬，周围还有一层海绵状的
骨骼，里面吸附着很多液体，能起消震作用，头部两侧还有强有力的肌肉系统，也能起到
防震作用。科学家由此得到启示，设计了一种新型安全帽：外壳坚固，里层松软，帽子下
部有一个保护领圈，避免因突然而来的旋转运动所造成的脑损伤。经过实验，比一般防护
帽效果好得多。（完）

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