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向动物学习——你所不知道的仿生学案例
向动物学习
——你所不知道的仿生学案例
大自然用了亿万年的时间创造了无数的生物,这些生物不但能够生存,而且完美地适应了其所生存的环境。无论是哪一种生物,它们的身体结构是如此完美,对人类的生产和生活有着特殊的启示,尤其是形形色色的动物。人类理应向动物学习。
一.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。它们可以悄无声息地飞向猎物发起致命一击。要知道,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、材质不同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?
科学家又做了一个对比试验,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,是很好的对比对象。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对比,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,这台仿生风机的噪音降低了80%,并且节约了能源。要知道,从电脑的散热风扇到大型客机的发动机,从家用电风扇到大型中央空调的散热器,风扇几乎无处不在。如果这些风扇都能换成仿生风扇,将大幅度降低噪音和能源消耗,对节约资源、保护环境、促进人与自然和谐相处都有着不可估量的现实意义。
二.翠鸟是一种可爱的小型鸟类,以捕食水中的小鱼为生。但我们都知道,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,看不清水下的情况。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况。那么翠鸟是如何对水下的情况“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,翠鸟可以轻而易举的看清水下的情况。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况。
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,科学家们做了对比试验。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,笔者不希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!
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