生物与仿生(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：书香文雅

出版社：天津古籍出版社

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生物与仿生试读：

前言

大千世界，无奇不有。小朋友们，在我们的身边有着各种各样的动物，不管它们的形态庞大还是渺小，不管它们的性情是温顺还是残暴，不管它们是水生还是陆生，它们都是这个世界不可缺少的一部分。地球因为有了它们才更加精彩，我们身边的世界也因为它们变得丰富多彩。

不仅是动物，植物也经过千万年的发展演变才成为现在的模样，它们在一些领域已经堪称完美了，比如说它们的细胞构造十分紧密而特殊，细胞结构的不同，孕育出大千世界绚丽多彩的植物王国。

我们把动物和植物统称为生物。生物有着各种各样的生存技巧：鸟儿们能够在天空中飞翔、鱼儿可以在水中任意地遨游、陆地动物飞奔的速度很快、植物生长速度很快等。它们有的能够观察天气，有的能够预报地震，在很多方面它们要比我们人类厉害很多。

我们人类是这个世界的一员，我们能够吸取生物身上的长处，然后制造出有用的东西，这些模仿生物本领的东西能让我们的生活变得更加便利，让我们的世界更加丰富。这种模仿动物而发明东西的方式我们称为“仿生”，意思就是模仿别的生物的技能。“仿生”也是一种创新和学习。

第一章　神奇的生物技能

动物也有远程导航仪

小朋友们对于导航仪都不陌生吧，如果你来到一个陌生的地方，对道路不清楚的话，导航仪就能够派上用场了。其实，不光是我们，很多动物们都有专属于自己的导航仪。你是不是很纳闷儿？为什么从来没有亲眼看到过呢？那是因为它们的导航仪都各不相同，使用的方式也不一样。

就拿候鸟来举个例子吧。它们每年都要进行大规模地迁徙，春天来到北方，秋天则向南方飞去。它们飞行的路程特别远，但是它们却从来不会迷路。不仅如此，科学家们发现它们在晚上飞行的路程比白天还要长，这是怎么回事呢？难道说晚上比白天更加容易辨别方向？

为了证明自己的猜想，科学家们做了一个实验。他们把一只白喉莺放在笼子里，然后把它带进了天象馆里。在巨大的天象馆里，有人造的星空，但白喉莺当然不知道那是假的了。当人们观测的时候，神奇的一幕出现了：当圆顶上出现的是北极秋季夜空的场景时，白喉莺就把脑袋转向了东南，这个方向就是它们秋季飞行的方向。这能够证明什么呢？这说明白喉莺有着自己的导航仪，能够使它们在黑夜也能分辨出正确的方向。那么，它们的导航仪到底是什么呢？

根据它们对于夜空的辨识，人们认为它们能够根据夜空中的星星分辨出自己的方向，也就是说天空中的星星就是它们的导航仪。一年之中星星的排列和位置都是不同的，很多候鸟都是根据这点来判断自己的迁徙方向的。

不仅是候鸟，还有一些鱼类和龟类也十分奇特。大海的空间十分庞大，但是有些鱼类每年都会跨越几个大洋，准确无误地来到同一个地方产卵，这不能不说是一个奇迹。比如说鳗鱼，它们每年3月份都会千里迢迢地赶到阿森松岛产卵，到了6月份又会游回去。

很多动物的方向感都很强烈，它们不会迷路；不仅如此，就算旅行了几千千米，它们依然能够找到一开始的方向。这都是因为它们有着远程导航的奇异本领。科学家们对动物的这项本领也十分好奇，一直都在研究。他们发现候鸟们的体内有着十分精确的“生物钟”，它们能够利用天空中的星星或者太阳来判断自己的方位，而海中鱼类则可以通过海流、海水的化学成分、重力场等来判断自己的方向。

那么，和动物比起来，我们的导航能力怎么样？小朋友们，你们有没有在大马路上迷过路，站在一个陌生的十字路口是不是会选错方向？这都证明我们天生的“导航功能”是比不上动物的。比如说，动物能通过星星判断方向，而我们没有接受专门指导的话肯定是不行的。

说过了候鸟和鱼类，我们再来看看昆虫吧。昆虫的远程导航能力也是很突出的，就拿蜜蜂来说吧，它们非常辛勤，每天要飞很远的路程去采蜜。你是不是有点担心蜜蜂飞了很远找不到回来的路呢？那你就错了，蜜蜂对于方向的感知是很强烈的。这是为什么呢？因为它们身上有氧化铁，虽然数量十分细微，但是蜜蜂能够通过它们判断出地球磁场的变化，并通过这点来判断方向。

动物的远程导航能力是不是特别奇特？我们可以通过它们的这种能力设计出机械式的导航仪。比如说一些被发明出来的光敏导航仪，它们是用光敏元件、电子计算机和操纵机构组成的，它们可以像候鸟一样通过判断夜空中的星星来判断方向，准确率十分高。大开眼界有些白喉莺生活在欧亚西部和非洲西北部，它们冬季会飞到非洲和印度过冬。这种鸟的导航能力特别强，是鸟类中的佼佼者。北欧地区的白喉莺也有着十分卓越的导航能力，它们每年的秋天会飞越巴尔干半岛，飞越地中海，再到尼罗河的上游去过冬。它们的飞翔主要以夜空中的星星为导航仪，并能够不断地调整自己的飞行路线。

昆虫也有隐身术

说到隐身术，小朋友们是不是想到《西游记》中的孙悟空了？但孙悟空毕竟是虚构的，而我们的昆虫朋友却是真的会隐身术。比如说在万花盛开的花园中，如果你仔细观察的话，就会发现花朵上面停留着小小的昆虫。它们的颜色、形态和花朵很类似，所以当它们静止的时候，人们很难发现它们。这就是它们神奇的隐身技术。

在昆虫界十分有名的隐身昆虫就是兰花螳螂，它们的颜色和兰花十分相似，所以获得了这样的名字。当它们静止的时候，看上去就像是盛开的兰花一样。这样的先天条件让它们捕捉猎物更加方便。

说到了昆虫们的隐身术，再谈谈军事方面的隐身技术吧。比如说一些飞机和导弹，在它们的外表涂抹上一层特殊的涂料，它们就能够顺利地躲过雷达的扫描，顺利地完成自己的任务了。

在军事领域，隐身技术的高低也是一个国家军事水平的标志之一。这一方面的水平很高，在作战的时候获胜的把握就很大。为什么这么说呢？我们不妨先从雷达开始说起吧。

雷达是负责扫描的，它会发射出一种信号，对于敌方派来的战机、导弹等能够提前感知，然后快速地做出反应，减少本方的伤亡。但是你想过没有，如果雷达没有作用了呢？如果对方的战机能够隐身，雷达不就发现不了它们了吗？所以说，隐身技术对军事斗争来说是十分重要的。

为什么战机会“隐身”呢？其实这种隐身并不是对我们的肉眼隐身，而是针对雷达来说的。刚才我们已经提到了，雷达会发射出信号，使用这种信号判断敌情。而在战机上涂抹一种十分特殊的涂料之后，涂料会对雷达放出的信号有很强的吸收作用，雷达自然就无法正常使用了。

当然，军事领域的隐身技术并不是只有这一种，科技的发展会让它们越来越丰富。大开眼界飞行隐身技术被列为军事科学技术中三大革新之一，它在20世纪80年代初的时候才有了比较大的突破。美国和日本在这方面取得了比较大的进展。美国的B-LB战略轰炸机和日本的一种新导弹都采用了“隐身技术”，也就是在它们的外表涂抹上一层可以吸收雷达电磁波的含有特殊合金的铁酸盐涂料。最新研究的铁酸盐涂料能够迅速地吸收雷达发射出来的电磁波，并且将它们转化为热能，这样一来的话，雷达就没有了用武之地。雷达是怎样工作的呢？它释放出去的电磁波能够进行对敌方战机的扫描，它的能力越强大，范围就越广。新的涂料吸收了它的电磁波，它的能力就被大大地限制住，很难再发挥效用。如果没有那些涂料的话，雷达的扫描面积可以达到几百甚至几千平方米，但是被涂料吸收电磁波之后，它的扫描面积不过才几平方米。现在大家知道这种新型的涂料在军事领域是多么重要了吧！

昆虫的触角作用很大

小朋友们，你们喜不喜欢吃零食呢？你们喜欢吃甜食还是喜欢吃闻起来香喷喷的炸鸡块呢？在购买食物的时候，大家不仅会看外面的包装，还会凑上去闻一下吧？是的，我们的嗅觉是比较敏锐的，比如说可以闻见水果的清香，在花园的时候能够闻见花儿的香味，这些都是我们鼻子的功劳。不仅是我们，昆虫的嗅觉也特别厉害。你是不是疑惑了呢？既然昆虫也有着十分敏锐的嗅觉，为什么看不见它们的“鼻子”呢？这是因为它们的鼻子和我们的不同，它们的鼻子一般都长在触角上面。

昆虫鼻子的形状和我们是不一样的，它们一般都是盾状或者是锥状的，排列在昆虫的触角上。所以说，昆虫的触角是十分重要的，如果它们的触角残缺了，说明它们的嗅觉受到了很大的影响。

昆虫的嗅觉是十分敏锐的，为什么这么说呢？因为不管距离多远，它们都能够闻到气味。如果我们偷偷地把食物藏起来，哪怕再难找，昆虫也可以找到它们。我们用蜜蜂来举例子吧，它们的嗅觉器官就长在触角的后八节上面，在它们的嗅觉器官里面有着成百的神经细胞，别小看这些细胞。它们能够感知特别细微的气味，就算食物和自己的距离特别远，它们也能够沿着那细微的气味找到它们。

不仅如此，昆虫之间也会交流。如果一只蜜蜂发现了食物，它会返回去告诉自己的同伴们，用自己的舞步和触角向它们报告最新的信息。

不仅是为了寻找食物，昆虫的鼻子还可以用来寻找配偶。为什么这么说呢？因为昆虫自身会分泌出一种激素，不同的激素有着不同的功能，它们有的可以用来报警，有的负责通信，有的负责吸引配偶。在它们所有的激素中，雌虫分泌出的性外激素功能很强大，它会吸引着远方的雄虫过来交配。小朋友们，大家都知道有些昆虫是有害的，单单用农药去杀灭它们是很难的。所以科学家们根据昆虫的这一特征，研发出一种昆虫信息素，这种信息素会使雄虫们迷失方向，这就大大地降低了它们的交配率。

昆虫的触角除了有嗅觉的功能以外，还有很多的感觉器。通过感觉器，昆虫能够感觉到物体，也能够感觉到身边气流的振动和变化。不仅如此，有的触角还拥有类似于听觉的能力，有的触角甚至能够捕捉猎物。

昆虫神奇的触角同样给了我们启示。科学家们经过研究，发现昆虫的触角还具有探测电磁波的功能！它们就像是天然的天线一样！根据它们的构造，科学家们制作出仿生型的无线电天线，它们的功能很强大，和以前的天线比起来性能更好，能够使用的领域也大大增加了。

新的仿生天线能够被制成各种各样的电子诱虫剂，它们能够对各种害虫产生高特异性，为人类带来了福音。大开眼界世界上昆虫的数量十分庞大，足迹遍布整个地球。到现在为止，我们已经知道的昆虫种类超过了100万种，但依然有很多不知名的昆虫存在着。昆虫是节肢动物，身体包括头、胸、腹三部分，大多数昆虫有两对翅膀和六条腿，骨骼多在外部。

昆虫的翅膀功能很强大

小朋友们，你们最喜欢的昆虫是谁呢？在我们的身边有着各种各样的昆虫，比如说色彩斑斓的蝴蝶、辛勤工作的蜜蜂或者是在夜晚盘旋的飞蛾等等。它们都能够飞翔，因为它们的背后都有一双翅膀。别看它们的翅膀十分脆弱，它们的功能可是十分强大的。

大家都知道，飞机在起飞的时候需要有一段路程的加速，但是昆虫就不需要，这是为什么呢？因为在它们的后翅部分有楫翅，有了它们，昆虫不仅不需要助飞，还能够在飞行的过程中保持航向，不至于迷路。为什么楫翅的功能这么强大？那是因为昆虫飞行的时候楫翅一直在振动着，当昆虫的身体偏向时楫翅就会感受到，然后把这个信号传递给大脑，大脑经过分析之后就会更正路线了。

正是因为楫翅有着十分特殊而且重要的功能，所以人们根据它的原理研制出了一种“振动陀螺仪”。它的构造和楫翅十分相似，每时每刻都在震动着，当方向偏转之后，它就会传递信号给计算机系统，这样一来飞行器就会矫正前进的方向了。

振动陀螺仪的构造其实不是特别麻烦，但是功能很强大，它主要应用的地方就是高速飞行的火箭和飞机等。因为这样的飞行器对于方向是十分敏感的，我们走错路还能走回来，但是它们走错路的代价是十分沉重的。

当然，昆虫的翅膀还有着更多的功能。大家对蝙蝠肯定不陌生，它们在夜晚依然能够自由地飞翔，而且不会撞到东西，这是因为它们的飞翔导航仪是自己的声呐系统，并不是眼睛。在夜晚的时候，它们会捕杀一些昆虫或者飞蛾，但是让人们吃惊的是，飞蛾似乎有绝招对付蝙蝠。当蝙蝠追踪飞蛾的时候，飞蛾在关键时刻会连翻几个筋斗，收起翅膀，缓缓地落到地面上，逃过了蝙蝠的追杀，这到底是怎么回事呢？

我们刚刚已经提到，蝙蝠有一套十分敏锐的声呐系统，但飞蛾则有着一套十分齐全的反声呐系统。蝙蝠们飞翔的时候会发出一种声波，飞蛾通过自己的系统可以听到，所以它们就能够及时地回避。当然，飞蛾躲过蝙蝠攻击的法宝并不单单是那一种。在它们的足关节上面有振动器，别小看这个振动器，它也能够发出超声呐，干扰蝙蝠。

不仅如此，飞蛾的身上分布着细细的鳞片，它们能够吸收超声波，就像我们之前提到的能够吸收电磁波的涂料一样。这样一来，蝙蝠的声呐系统对飞蛾就很难派上用场了。不仅如此，还有一种十分特别的飞蛾，它能够发散出一种十分神奇的超声波，模仿的是另一种飞蛾的超声波，而通常这种飞蛾让蝙蝠提不起食欲。这种情况下，蝙蝠自然就不会攻击它们了。

在大自然中，不仅仅人类之间有斗争，动物和昆虫之间也是这样。它们有的是捕猎高手，有的则是伪装专家，但不管怎么说，它们都是为了生存演变和进化出来的。大自然中各种各样的生存技巧都值得我们去研究、去探索。小朋友们，你们准备好了吗？大开眼界飞蛾是一种夜行昆虫，它多在夜间活动，并且对光源有着执著的追求。从外观上看，飞蛾和蝴蝶并不相似，它外观灰暗，没有神秘色彩，但是它在追求异性等方面和蝴蝶却是十分类似的。雌蛾的身体上长着一种十分特殊的化学物质，也就是性外激素，它能够扩散传布，把远处的雄蛾吸引过来，并进行交尾，从而产下后代。

动物敏锐的眼睛

眼睛对于我们来说实在是太重要了，正是因为有了它，我们才能看见外面的世界，才能看见五彩缤纷的色彩，才能看见各种各样的玩具和食物，我们才能读书看报，才能学习东西。小朋友们，你们是不是觉得自己的眼睛都很厉害？其实大自然中有些动物的眼睛更加敏锐，比我们要厉害很多呢。

有的动物眼睛很小，比如说蜻蜓、蜜蜂、苍蝇等。它们看起来并不起眼，甚至十分脆弱，但是它们眼中的世界比我们看到的要更加丰富多彩；不仅如此，它们还能观察到我们很难观察到的细节。当然，昆虫的眼睛并不单单是用“个”来表示的，因为它们有复眼，在复眼中有着数不尽的小眼睛。我们来看一组数据，你可能就明白了：蜜蜂有5只眼睛，苍蝇有5只眼睛，蟑螂的复眼有1800个，蜜蜂中工蜂的复眼有6300个，蜂王有4920个复眼，蚊子有50个复眼，苍蝇有6000多个复眼，蜻蜓有28000个复眼！这个庞大的数据是不是吓到你了？要知道，复眼越多，视力也会越强，能够看见的东西就越多越清晰。蛙眼能够捕捉瞬间的景象

说到青蛙大家肯定不陌生，它们能够吞吃害虫，是庄稼的好朋友。青蛙有一个十分明显的特征，就是它们的眼睛能够捕捉到移动的东西。如果有飞虫在它们的面前飞来飞去，它们的眼睛都能够轻松地观察到，然后趁其不备快速下手。

你有没有想过，青蛙为什么能够发现移动着的东西呢？它的眼睛内部是不是有很特别的构造呢？猜对了，在青蛙的眼中有四种神经纤维，它就是四种十分敏锐的检测器，能够分辨出移动着的景象，并且对此进行判断，待进一步分析之后，就能够决定自己接下来的动作了。

当青蛙蹲在田里的时候，眼中的四种神经纤维一直在工作，并且是同时工作。当图像呈现出来的时候，这四种神经看到的不同图像就会重合在一起，进入青蛙的大脑，大脑经过快速地判断之后，就能够分辨出面前到底是什么了。怎么理解呢？这四种神经看到的同一画面是不一样的，比如说看到了一张脸，一种神经会看到眼睛、眉毛，一种神经能够看到鼻子，一种神经能够看到嘴巴，最后的能看到耳朵、头发等，当这四张图像组合到一起的时候就是一张完整的脸了。小朋友们，现在你们理解了吗？鲎的眼睛很特殊

鲎是一种十分奇特的动物，生活在亚洲的东海岸、中美洲和北美洲沿岸等地，在中国的东南沿海也存在着。它是一种海洋节肢动物，生活在浅海中，在海底爬行，有时候也会埋进泥沙里面。

鲎的眼睛十分特殊，它有四只眼睛，前面的两只，对于紫外线十分敏感。在这两个眼睛的视网膜中有5080个感光细胞，能够十分敏感地感觉到紫外线的辐射。一旦紫外线停止后，它的反应就会降为0。

也就是说，鲎的眼睛其实就是天然的紫外线感受器。在鲎的眼睛中也有1000多只小眼，它们每个都像是小小的透镜一样，能够将细微的光线聚集起来，产生脉冲，然后再递交给大脑。大脑就会先审核，然后进行判断。

根据鲎眼睛特殊的构造，人们研制出了一种模拟机，是一种电模型。用它来观看某一张图片会看得更加清晰，图片的轮廓会变得更加鲜明。这种机器能够使用的领域也比较广，对于移动的物体反应比较强烈。小朋友们，也就是说它就像是一只青蛙一样，对于移动着的图像能够进行十分精确的分析，比人眼看上去的要清晰多了。

这种电模型在军事方面使用也很不错，因为雷达需要释放电磁波来感知对方的战机等，而战机往往都是移动的，为了更加清楚明白地找到它们，电模型就显得十分重要了。大开眼界青蛙在地球上已经有超级久远的历史了，最原始的青蛙早在三叠纪就已经出现，而现代青蛙的真正祖先则出现在侏罗纪。青蛙都是游泳高手，是水陆两栖动物。它的颈部并不是特别明显，猛一看上去还以为它没有脖子呢！它的爪子也不能灵活地运动，但是它全身的肌肉却十分发达。

蝙蝠能够在夜晚探路

说到蝙蝠，小朋友们肯定都不陌生吧，它在晚上的时候才开始出门捕食，经常是几个几个地聚在一起飞翔。别看它的样子灰不溜秋的，飞行技术可是相当好的。不管处在多么昏暗的环境中，也不会迷失方向，更不会撞到东西，这是为什么呢？我们在晚上的时候根本看不见路，蝙蝠为什么飞得那么快也不会撞到东西呢？

这就要从蝙蝠的声呐系统开始说起了。要知道，蝙蝠之所以不会撞到东西，并不是因为它的眼睛看到了前面的景象，而是它的声呐系统发挥着巨大的作用。当它飞行的时候，它的嘴会一直张着，并且发出一种我们听不见的声波，这种声波在撞到东西的时候就会被反弹回来，再次进入蝙蝠的耳朵。蝙蝠的大脑处理了这一信息之后就会知道自己的前方有障碍物，接着就会调整方向。

现在大家应该都明白了吧，其实蝙蝠的视力是很差的，它在晚上也看不到什么东西。它的嘴巴就像是一个发射机，能够发出很强的超声波，而接收机就是它的耳朵。蝙蝠这样特殊的定位方式就叫做“回声定位”。所以大家在晚上看到飞行的蝙蝠时，不用担心它会发生“撞击”事件。

我们已经提到了一点，就是蝙蝠接收机是它的耳朵。它的超声波为什么我们用耳朵是听不到的，而蝙蝠就可以听到呢？这是因为它的外耳和内耳很大，就像是两个喇叭一样，能够接收返回来的超声波；不仅如此，它们的分辨率特别高，甚至能够通过超声波分辨出前方的障碍物是树木还是墙壁。

小朋友们，你有没有想过，既然蝙蝠可以听见超声波，如果有很多的超声波同时传过来，它还能分辨清楚吗？不用担心，蝙蝠的抗干扰能力是很强的，即使我们释放出强度更大的超声波，蝙蝠也不会受到影响，依然会井然有序地工作。那么多的蝙蝠在一起，超声波肯定也是十分繁杂的，但是它们却依然能够清晰地分辨出属于自己的超声波，这听上去是不是很神奇？

蝙蝠这种十分特别的声呐系统给了我们启示，我们可以研制出很类似的设备。这种设备可以感知到远处的障碍物，对于在海洋中工作的船只或者舰艇来说是很重要的。有了这些装置，我们就可以搜索隐蔽在水中的目标，比如说潜艇、水雷、鱼群、冰山、暗礁以及浅滩等，还可以侦察到在水面上航行的舰船。

如果在两艘舰艇中都安装人工的声呐装置，那么在一定距离之内，它们还可相互通信。这种设备的出现时间已经比较长了，在第一次世界大战的时候，它们就已经被运用在海战之中了。

除了刚才我们谈到的人工声呐装置，根据蝙蝠的声呐系统人们还能够制造出更多的装置，比如说专门为盲人们设计的“探路仪”和“超声眼镜”。它们都能够发射并接受超声波，从而判断前面的道路情况。这样的装置对于盲人们来说可是福音。

大自然中有着很多神奇的存在，从它们的身上我们能够学到很多的东西，并且能够研发出类似的装置，为人们服务。不光是声呐系统，人们可以根据更多的原理来制作各种各样的机械设备。这些设备不仅能够在海上使用，还能在军事等领域使用，不仅实用，有的功能还十分强大。大开眼界蝙蝠在全世界分布十分广泛，除了在极地和大洋中的小岛屿之外，几乎每个地方都有它们的存在。蝙蝠是翼手目动物，也是哺乳动物，有着十分完整优越的声呐系统，能够让它置身黑暗里飞行也不会撞到东西。蝙蝠的长相可以说貌不惊人，甚至有点丑。它脸上有很多褶皱，还有一双大大的耳朵，看上去很奇怪，但这并不影响它在我们心中的地位。

海豚也有探测技术

小朋友们，你们对海豚肯定都不陌生吧，在水族馆经常可以看见它的身影。海豚是一种十分聪明的动物，对人类非常友善，学习能力很强，可以表演很多的精彩节目。

你知道吗，海豚在海洋中不仅游泳的速度特别快，而且不管白天黑夜，都能够捕捉到食物，这是为什么呢？为什么海豚在黑漆漆的夜晚也能够看见东西呢？其实海豚在夜晚并不是用眼睛来探路的，它有着一套像蝙蝠一样的探测技术，这能够让它在黑漆漆的夜晚不会撞到东西。

海豚在水下也会用到超声波探测和导航的本领。在水下，超声波能够传播，而且传播的速度很快，效用非常高。海豚没有声带，超声波是从它的头部内的瓣膜和气囊系统发出的，当它发出超声波的时候，就像把一束光线聚集起来发射出去一样。

海豚的定位探测技术是很强的，这种超声波不仅能够帮它探清前方的路，还能分辨出3000米以外的鱼种。当它游泳的时候，探测技术能够帮它探清前方的船只、岩礁、暗礁、浅滩等，让它的游行方向保持正确。

对于海豚来说，它的探测技术就像是蝙蝠的超声波一样，有着举足轻重的作用。它也像是我们手里的导航仪一样，当我们到陌生的环境，它会帮助我们找到正确的路。

你知道吗？海豚的这种超声波探测技术给了科学家们启示，他们根据海豚的这种原理制造出来了拟饵钩。这种东西的构造十分简单，就是把两片凸形金属或塑料薄板固定成比目鱼的形状，然后在中间安装回形管，一端开口，另一端在后面。

这种装置十分简单，但它既可以把凶猛的鱼类引诱过来，也能够引来大批大批的小鱼，然后进行捕捞。别看这种装置很不起眼，对于渔业来说，它的作用可大了。大开眼界海豚是一种十分聪明的哺乳动物，是体型比较小的鲸类，在世界各大洋都有分布，它的食物主要有小鱼、乌贼等。海豚是一种群居动物，所以我们经常能够在电视上看见海豚一群群游泳的画面。

动物竖起来的耳朵

小朋友们，如果你经常去动物园的话，你会发现一件十分奇特的事情，就是很多动物的耳朵都是竖起来的。哪些动物的耳朵是这样的？比如说可爱的小兔子。我们还有儿歌是关于它的呢：“小兔子，真可爱，两只耳朵竖起来。”不仅仅是兔子，牛、马、长颈鹿等比较大型的哺乳动物的耳朵也是竖起来的，这是怎么回事呢？为什么它们的耳朵会直直地竖起来呢？

我们都知道，大自然中的动物的身体已经进化到一定的阶段了，它们的耳朵之所以是这个样子其实就像是我们家里接收电视信号的“锅盖”一样，能够更清晰地听见远处的声音。比如说兔子，当它在田里吃东西的时候，耳朵就是竖起来的，一旦远处有风吹草动，它立刻就会逃之夭夭。

一般来说，在夜间捕食的哺乳动物的耳朵大多都是竖起来的，所以它们的听觉一般都比较敏锐。我们来举一个例子吧。在非洲有一种动物叫做土猪，它的体重能够达到150磅，但是它吃的东西却十分特殊，就是蚂蚁。小朋友们，你们能够想象这么一个大型的动物却以蚂蚁为食吗？

土猪有一对竖起来的耳朵，还有一个长长的鼻子，虽然长相比较难看，但是它的听觉十分敏锐。在黑漆漆的安静的夜晚，能够用那双大耳朵听见蚂蚁活动的细微的声音，然后就会把它挖出来吃掉。

不仅是土猪，还有很多的哺乳动物都有这样的特征。它们的耳朵竖起来就像是雷达一样，能够听见特别细微的声音。有的动物是为了捕食，有的动物则是为了躲避天敌。它们的耳朵在一代代的进化之中变成现在的模样，不能不说是大自然的奇迹。

有些动物并不靠眼睛来判断方向，而是依靠自己的听力，比如说像鼹鼠这样的夜间动物。它在白天会躲在洞里面，当夜晚降临的时候，就会爬出来觅食。鼹鼠的耳朵听力十分敏锐，但是它却没有十分明显的外耳，猛一看，还以为它没有耳朵呢！

你肯定疑惑了，鼹鼠没有外耳，那它的听力岂不是不好？虽然它没有外耳，但是它可以通过骨骼、颅骨来感受来自地面上的振动，从而判断外面的情景，这种探测方式弥补了它的听力的不足。大开眼界指猴是生活在南美的一种小型动物，体型十分小，有的身高才十几厘米。它们生活在亚马孙的森林，性格十分温顺，能够和人类和平共处。指猴是一种十分稀有的动物，经常在晚上出没。它们的眼睛比较大，耳朵十分特别。它们的耳朵是竖起来的，而且很大，就像是蝙蝠的耳朵一样，这样的耳朵能够让指猴在黑暗的夜晚听清远处的声音。导航仪——1989年美国陆海军联合研制；隐身技术——20世纪70年代；电磁波——1865年由詹姆斯·麦克斯韦预测出来；振动陀螺仪——由东南大学的裘安萍、王寿荣、周百令、苏岩发明；雷达——二战期间由英军发明；超声波——1793年由意大利的斯帕拉捷发现。

第二章　仿生科技更美丽

蜂窝给我们的启示

说到蜂窝，小朋友们应该不陌生吧，它们分布密密麻麻的，看上去有很多的小孔。这样的蜂窝我们见过很多，你能从中得到什么启示吗？别看它们十分简单，科学家从蜂窝中获得了很珍贵的灵感和启示呢。

航天飞机、宇宙飞船以及人造卫星要想在太空中持续飞行就必须摆脱地心引力，同时自身还需要很大的动力。而大家都知道地球的引力是很大的，所以飞船的动力必须要大出地心引力很多才行。

是谁把卫星送上了天空？是运载火箭。大家不妨来想一下吧，卫星本身的重量很大，所以运载火箭一定要有特别大的动力；而对于火箭本身来说，它的负重是很大的，它要背负卫星的重量，还有自身的燃料等，所以，怎样才能让火箭有更大的动力以及怎样减少它的负重就成为科学工作者必须要解决的问题。

有的小朋友肯定会疑惑，火箭减轻了重量，肯定会对飞行器造成影响，还有推动火箭飞行的燃料够用吗？会不会飞行到一半，因为没有动力，火箭被地球引力再“拽”回地球或者发生故障呢？

小朋友们的疑惑都是有道理的，毕竟这种航天工程代表了国家科技的综合实力。所以，科学家们需要另辟蹊径，尽快解决这个棘手问题。怎样在不减轻飞行器容量的情况下减少飞行器的重量？这个问题一度困扰着科学家们，最终蜂窝的形状给了他们启示。

小朋友们，大家有没有仔细地观察过蜂窝呢？你可能感觉它们貌不惊人，但是实际上它们的构造十分精密，简直超出了你的想象。为什么要这么说呢？就拿那些小小的孔来举例子吧。它们都是六角的，而且摆放十分整齐，也十分严密。别看这些六角相貌平平，它们的角度却十分精确，这样的角度能够在最大的限度内节省空间、节省材料，还能保证容量很大呢。

如果你把蜂房拆开看的话，就会发现它里面的六角和外面并不是完全一样的。它向内部延伸的时候就开始变得小了，整体上看，它的角度就是“尖顶六棱柱形”，这种构造的角度和方式是严格按照蜜蜂的体型、飞行习惯等来制作的。别看小小的蜜蜂不起眼，它们都是十分了不起的建筑工程师呢！

正是因为受到了蜂窝的启发，科学家们终于可以解决飞行器的问题了。飞行器采用了蜂窝的设计，用金属制造成了蜂窝状，并且用两块金属板把它夹了起来，这样的话它就成了简单的蜂窝了。这样的形状和原来相比有什么优点呢？首先，它使得飞行器的重量下降，那么这对于火箭来说条件就没有那么苛刻了，飞行的动力也不需要那么大了。另外，这种结构的强度也很高，不会变得十分脆弱。

我们在生活中总会遇见各种各样的问题，大家是不是也会因为小事而烦恼呢？不要担心也不要着急，只要仔细地观察生活，通过周边的事情受到启发，就能在遇见问题的时候，从容地解决问题。大开眼界航天飞机是一种能够频繁地往返于太空和地球的航天器，它的构造比较特殊，功能十分强大。它既能够将人造卫星等送上天空，又能像载人飞船一样在太空中的固定轨道上面航行，甚至还能够像飞机那样在大气层中滑翔着陆。美国制造航天飞机的计划是在1969年提出的，而在1972年才开始正式实施，直到1977年才研制成功。

白蚁巢穴给我们的启发

夏天就快要来临了，小朋友们是不是又开始担心出门的问题了？夏天在哪里最舒适呢？当然是在家里最好了，既有空调又有冰淇淋，多么惬意啊！

小朋友们，你们想过吗？如果没有了空调怎么办呢？你知道吗？有的建筑就算没有空调，它们的室内也会持续保持着一个适合的温度。什么建筑这么神奇？那我们就要先从白蚁开始说起了。

说到白蚁，很多人气不打一处来，为什么呢？白蚁可以说是房屋建筑的大敌，它们生活在我们的建筑之中，经常把室内的木材等凿空。有时一块完完整整的木材，你拆开它就会发现它已经变成空心的了，这都是白蚁惹的祸。

虽然白蚁的生活习惯让我们难以接受，但是白蚁巢穴所使用的建筑技术却让我们惊叹。为什么呢？即使在炎炎夏日，它们的室内温度也保持在30～32摄氏度，十分适合白蚁居住。你有没有想过，如果你的家里面也是这样一个恒定的舒适的温度，不是要比空调屋好多了吗？

如果家里面长时间开空调的话，不仅需要消耗大量的电能，还会对人体有一定的伤害呢。工程师们从白蚁的巢穴受到启发，按照它的结构建起一座三米高的高塔，在塔里面加入通气道，这样的话，室内的空气就可以流通，不会再让人感觉那么压抑了。

这样的建筑对室内温度的调节有着很好的效果。当塔的温度升高时，热空气就会被排出，并且抽入新鲜空气；而当风吹过塔顶的时候，气流就会被吸进室内，室内的空气也得到了更换，温度同时也被调整了。

这样的建筑听上去比较简单，但是它的功能确实是十分强大的。你有没有想过，如果你的家里也是这样的结构，那么你就不用在夏天的时候关闭门窗，然手打开空调，闻着空调难闻的气味了。如果我们建一座像白蚁巢穴一样的房子，室内的空气会一直都是新鲜的，就像身处在大自然中一样。大开眼界白蚁是一种群居的昆虫，可能你看到它们的时候只是几只，但是它们大多都是百万只白蚁生活在一起的。白蚁在地球上的分布十分广，六大洲都有它们的踪影。它们的主要活动区域分布在赤道附近，在非洲和澳大利亚有十分庞大的白蚁冢，体积十分庞大，就像是一座迷你的小山一样。它们都是由十几吨的泥土构成，结构十分严密，可以说是当地的一大景观。

动植物给我们的建筑灵感

小朋友们，你们见过王莲吗？它是一种水生的植物，它的叶子十分大，能够浮在水面上，直径能够达到两米呢！你知道吗？这个叶子看似十分脆弱，可就算把一个小孩子放上去，它也不会沉入水中呢！

王莲的叶子怎么会有这么大的支撑力？为什么放几十斤的重物上去它也不会沉？别看这是简简单单的现象，它还包含着丰富的科技知识呢！

人们受到了王莲叶子的启发，于是设计出了一些奇特的建筑。早在一百多年前，法国的一位建筑学家就模仿王莲叶子的叶脉结构制造了一件大花房。后来的一位意大利建筑师建筑了一座95米的展览馆屋顶，它采用的正是王莲的叶脉结构。这样结构的屋顶看上去十分薄，从而使得室内的光线十分充足，不仅如此，它看上去也十分美丽呢。你以为它的厚度有多少？只有四厘米！你能想象到四厘米的屋顶是什么概念吗？这样的屋顶是不是特别脆弱呢？这么想的话你就大错特错了，因为这样的屋顶十分稳固，一个人走在上面也不会让它破裂。蜘蛛和悬索

对于蜘蛛，大家肯定都不陌生。在室内或者室外都能够看见它们的身影，它们就像蜜蜂一样每天都在忙碌着。蜘蛛们习惯在墙角或屋檐等地织网，白天的时候就会安安静静地守在一旁，等一些小昆虫撞到网之后，就会爬出来杀死自己的猎物。

别看蜘蛛们个头小、相貌也很平常，它们的纺织技术即使是最高级的工人也要惊讶呢。如果你仔细观察过蜘蛛网的话，你的第一感觉应该是它们十分脆弱。是的，你用手指轻轻一拨，蜘蛛网就会损坏，但是它们的坚韧度远比你想象得要高很多呢！因为蜘蛛网可以牢牢地粘住飞虫，让它们无法逃脱，最终成为蜘蛛的美味。

蜘蛛不仅仅是纺织高手，还是很出色的建筑师呢。蜘蛛在织网的时候往往会织成很大一片，但是这样的蜘蛛网的用料却最为节省。当你看见一大片蜘蛛网的时候，你心里会想：多大的蜘蛛才能织出这么大的网呀？而当你看见蜘蛛那小小的身体时，肯定会感到震惊！

蜘蛛们会使用最少的材料制成最大最牢固的网。也许你觉得蜘蛛网一捅就破，但是对于蜘蛛网本身来说，其坚韧度的确让我们赞叹。它们看上去十分弱不禁风，但是它们却能够承受三克的拉力。

人们从蜘蛛网的结构中得到了启示，发明了悬索结构，这种结构常常被用来制作屋顶，比如说北京工人体育馆的屋顶就是这种结构。这样的建筑结构有什么作用呢？它的作用可大啦！相比较于以前的结构，它的承受重力增加了，不仅如此，它还节省了材料，让屋顶看上去不再那么厚重，但是却依然稳固。

小朋友们，现在大家知道了吧，不管从哪方面考虑，采用蜘蛛网结构所建造的建筑，都要比原来的屋顶结构更加稳固，更加美观。植物的气孔给我们的启示

我们的身边有着各种各样的植物，甚至在家里面也有很多的植物。它们的种类不同，有的是喜阳的，有的是喜阴的，有的十分美观，有的看上去却比较平凡。

关于植物，大家都知道什么知识呢？小朋友们，你们知道植物的光合作用吗？植物能够吸收二氧化碳，然后能够释放出氧气。如果用肉眼观察的话，你能够在植物的叶子上发现特别小特别细的气孔。小朋友们，你们知道这样的气孔有什么作用吗？它能够调节植物的气温，让它们适应环境的变化。

这样的植物气孔能够给人们什么启示呢？聪明的科学家根据这样的结构发明了一种更适合人类居住的、新式的建筑结构。它能够自动调节温度，十分合适建造大型的公共场所。

比如，在仓库、厂房、展览厅、商场等场所使用这种建筑结构，不仅稳固，而且能够对室内的温度有一定的调节作用；还有一点比较重要，就是非常方便搬运，它们在设计和制作的时候也不是很麻烦，所以受到了人们的欢迎。

钢筋混凝土从哪儿受到启发

小朋友们，大家都知道钢筋混凝土是什么吧？钢筋混凝土可是建筑物的支柱，就像我们身体的骨骼一样特别重要。有了它们，建筑物变得更加坚固。但你知道钢筋混凝土是人们从哪里得到的启发吗？

古时候人们建造的房子不是特别稳固，因为建筑结构和技术不够科学。后来，人们观察到兽类的骨骼系统很好，它们在强度、硬度和稳定性等方面都十分出色。于是人们获得了启发，在建造房子的时候就按照动物骨骼的模样树立了房梁，在主房梁的两旁又放置着木头，整体看上去就像是兽类的骨骼一样。

人们采用这样的建筑方式让房子变得更加坚固稳健。随着社会的进步和经济的发展，建筑物的种类越来越多了，它们虽然建筑风格不同，但是并没有抛弃这样的建筑结构。对于一座建筑来说，它的骨骼即其钢筋结构，就是受到兽类骨骼的启发而设计的。混凝土是什么时候发明的

对于现在的建筑来说，混凝土是不可缺少的，有了它们，建筑物才变得更加稳固。小朋友们，不管在家里还是在学校，你会发现建筑物的形态虽然不同，但是它们的原料都是十分类似的，混凝土对所有建筑都是不可或缺的。

那你知道它是什么时候发明出来的吗？在20世纪末的时候，一

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