Question

小学四年级作文第三单元

老师叫我写这篇作文，我把脑袋想烂了，都没想出来。。。悬赏5分
今天就要 题目是大自然的启示

Answer 1

美国大片《蜘蛛侠》中主人公彼得·帕克飞檐走壁，闪转腾挪，靠的全是蛛丝的神力。理论上，一根铅笔粗的蛛丝束就能够勾住在航空母舰上降落的喷气机，而且，它和尼龙一样富有弹性。自然物产的这种天然的伟力不断激发着人类灵感，人们不仅模仿鸟儿设计出飞机，模仿植物发明了尼龙搭扣，还想让山羊在它的奶汁中分泌出蛛丝。

工程师们总是从自然界获得灵感。达·芬奇在16世纪写道：“人类的灵性将会创设出多样的发明来，但是它并不能使得这些发明更美妙、更简洁、更明朗；因为自然的物产都是恰到好处的。”但是，仿生学的典范成就并非仅仅来自对自然的模仿，而是努力探究自然系统背后的原理与机制，然后对其加以具体应用的结果。事实上，单纯复制生物组织会导致平庸、惨不忍睹的工程设计。
想想人类制造飞行器方面种种失败的设想。怀特兄弟成功地跨越了这一难关，它们并不是简单地模仿鸟的姿势，而是考察了鸟儿在沉浮和滑翔时翅膀的微妙状态，然后将其移植到有着固定机翼的飞机上。
发明史上有许多著名的应用仿生学的例子。最生动的是瑞士工程师乔治·梅斯特劳在20世纪40年代从沾在自己裤子和爱犬耳朵上的苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。更近一点的例子则有，1995年世界上最大的地毯公司之一“英特飞丝”出品了一种模仿林地地表的地毯。还有，嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路；一种听觉器官敏锐如同麦克风的寄生蝇更是对设计出较好的助听器贡献颇多。另外还有壁虎和蜥蜴，壁虎靠脚趾上的须毛的分子吸力吸附墙壁和天花板，一只壁虎脚上数亿个分子吸力的合力在理论上能承受60磅的重量，这对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。
类似的例子是，贻贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固，即使在冰冷的海水中也能把自己粘在岩石上。这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。最近上市的一种仿生产品“乐特丝” 硅质涂料，也是借鉴了荷花出污泥而不染的自我清洁功能。该涂料的德国制造商声称，清除这种家庭涂料上的脏物，所需仅仅只是一柄刷子和一桶水。
科普作家杰宁·贝那斯在她1997年的著作《仿生学》中写道：“和工业革命不同，仿生学革命带来的不是一个我们从自然界中掘取什么的时代，而是我们从自然中学习什么的时代。”
大千世界中，也许没有比蛛网中的丝更能表现出自然的优雅和高效了。在美国怀俄明州立大学的办公室里，分子生物学家兰登·刘易斯展示了一种金色圆形织网蛛（下称‘金圆蛛’）的电脑解剖图。蜘蛛腹部的6个分开长的丝腺分泌各不相同的蛋白质溶液或粘液。它们经由蜘蛛喷丝头的用力产生6种丝：一种是包裹卵的， 另一种用来保证捕猎安全，有三种用来织网，最有韧性的是牵引丝，蜘蛛用它来织网或行走。牵引丝是动物能制造的丝中最有韧劲的。从理论上讲，一根铅笔粗的蛛丝束就能够勾住在航空母舰上降落的喷气机，而且，它和尼龙一样富有弹性。兼具韧性和弹性的蛛丝的承受力是做防弹背心的纤维B的五倍。
蛛丝如此神奇，但要生产却非易事。每个人都想饲养蜘蛛，但是没有人能有所作为，因为把蜘蛛放在一块儿时，它们到头来都会吃掉对方。在美国蒙特利尔市郊一所农场建筑中，分子生物学家，奈科西亚生物技术公司总裁兼CEO杰弗里·特纳在尝试新的方法。
事情得从头说起。1998年，特纳获悉刘易斯和其他一些人分离出了蜘蛛的基因。由于注意到研究人员已经通过山羊的分泌系统来生产药物了，他不禁想，为什么山羊不能在它的奶里面制造蛛丝呢。毕竟，蜘蛛产丝的腺和山羊产奶的腺是很相似的。“因此我打电话给兰登，让他帮帮我金圆蛛蛛丝基因方面的忙，”特纳回忆道。
奈科西亚技术人员首先从几十只山羊身上提取了数百个受精卵，然后把蜘蛛丝基因插入受精卵中，再把这些受精卵植回到山羊体内。今年夏天，这些置换过受精卵的母山羊当上了妈妈，奈科西亚技术人员得以对她们的乳汁（这一阶段就像是槭糖汁）加以提取。然而到此为止，奈科西亚公司并没做出任何有革命性的事情，“模拟蜘蛛怎样吐丝才是最难办的事，”特纳说。蜘蛛在它的喷丝头里，不知怎地就把粘液变成了扯不断的精丝——不湿也不脆，反而相当坚韧和富有弹性。
奈科西亚公司和他的研究合伙人——美军陆军生化司令部的专家们正在尝试把蜘蛛粘液装入注射器般的容器里，挤压出可编可织的细丝来。在最近一次试验中，公司制造出的丝的很多性能已和天然蛛丝相差无几，但是，公司承认它的强度只有天然丝的30％。当然，特纳对此还是抱有乐观态度，他相信能够使丝变得更坚固一些，而且打算在未来几年为这个实验申请专利。
跨上栏杆的方式不止一种，模拟蛛丝也一样。塔夫特大学生化工程教授戴维·卡普兰研究生物丝已有多年，他对蚕丝束的应用前景寄予厚望。他说，虽然蚕丝不像蛛丝那样坚韧，但是相对来说它可以很快就应用于医疗器材领域，而且也能商业性地大规模获取。
在他的实验室里，卡普兰展示了一个浅浅的大金属箱子，叫做绕线盘，看上去就像是一架大钢琴的内脏，装着十多个小型电动机。绕线盘两端的电动机上绷直横牵着四英尺长的纤维，每束纤维都由10根蚕丝组成。电脑控制每一个电动机以每一英寸各不相同的绕转数搓拧着纤维，这样每一束纤维将获得不同的强度和弹性。“假如你用相宜的方法集束与拧搓，你就可以获得你想要的各种性能，”卡普兰说。
他相信人体组织将在这些纤维周围生长，产生新的韧带。他现在把精力集中于前十字形韧带的人工替代品研究上，膝盖组织对运动员来讲始终是个问题，“从理论上讲，蚕丝应该能用到任何腱和韧带上的，也可以用于其他组织，”他说。据估计?熏人体的试验将会在未来两三年进行。
社会或许会拥抱基因工程，或许认为它太危险而抛弃它。但是无论怎样，自然世界仍将激励设计师、科学家和其他一些创新者。奈科西亚公司实验畜栏里的这些活泼可爱的小山羊有一天也许会生产出一些罕见的防弹背心的材料来，仿生学看来前途无量啊

Answer 2

令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。

苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。

每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。

仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。

这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。

从萤火虫到人工冷光
自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然。
在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。
在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一种人类理想的光。
科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。
早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。近年来，科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。
现在，人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。
电鱼与伏特电池

自然界中有许多生物都能产生电，仅仅是鱼类就有500余种 。人们将这些能放电的鱼，统称为“电鱼”。

各种电鱼放电的本领各不相同。放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压,而非洲电鳐能产生的电压高达220伏；非洲电鲶能产生350伏的电压；电鳗能产生500伏的电压，有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压，称得上电击冠军,据说它能击毙像马那样的大动物。

电鱼放电的奥秘究竟在哪里?经过对电鱼的解剖研究， 终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。这些发电器是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的。由于电鱼的种类不同，所以发电器的形状、位置、电板数都不一样。电鳗的发电器呈棱形，位于尾部脊椎两侧的肌肉中；电鳐的发电器形似扁平的肾脏，排列在身体中线两侧，共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体，位于皮肤与肌肉之间,约有500万块电板。单个电板产生的电压很微弱，但由于电板很多，产生的电压就很大了。

电鱼这种非凡的本领，引起了人们极大的兴趣。19世纪初，意大利物理学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设计出世界上最早的伏打电池。因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”。对电鱼的研究，还给人们这样的启示：如果能成功地模仿电鱼的发电器官，那么，船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。

水母的顺风耳

“燕子低飞行将雨，蝉鸣雨中天放晴。”生物的行为与天气的变化有一定关系。沿海渔民都知道，生活在沿岸的鱼和水母成批地游向大海，就预示着风暴即将来临。

水母，又叫海蜇，是一种古老的腔肠动物，早在5亿年前,它就漂浮在海洋里了。这种低等动物有预测风暴的本能，每当风暴来临前，它就游向大海避难去了。

原来，在蓝色的海洋上，由空气和波浪摩擦而产生的次声波 (频率为每秒8—13次)，总是风暴来临的前奏曲。这种次声波人耳无法听到，小小的水母却很敏感。仿生学家发现，水母的耳朵的共振腔里长着一个细柄，柄上有个小球，球内有块小小的听石，当风暴前的次声波冲击水母耳中的听石时，听石就刺激球壁上的神经感受器，于是水母就听到了正在来临的风暴的隆隆声。

仿生学家仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，相当精确地模拟了水母感受次声波的器官。把这种仪器安装在舰船的前甲板上，当接受到风暴的次声波时，可令旋转360°的喇叭自行停止旋转,它所指的方向，就是风暴前进的方向；指示器上的读数即可告知风暴的强度。这种预测仪能提前15小时对风暴作出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义。

-- 结构构件
对于构件，在截面面积相同的情况下，把材料尽可能放到远离中和轴的位置上，是有效的截面形状。有趣的是，在自然界许多动植物的组织中也体现了这个结论。例如：“疾风知劲草”，许多能承受狂风的植物的茎部是维管状结构，其截面是空心的。支持人承重和运动的骨骼，其截面上密实的骨质分布在四周，而柔软的骨髓充满内腔。在建筑结构中常被采用的空心楼板、箱形大梁、工形截面钣梁以及折板结构、空间薄壁结构等都是根据这条结论得来的。
-- 斑马
斑马生活在非洲大陆，外形与一般的马没有什么两样，它们身上的条纹是为适应生存环境而衍化出来的保护色。在所有斑马中，细斑马长得最大最美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圆又大，条纹细密且多。斑马常与草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鸵鸟等共外，以抵御天敌。人类将斑马条纹应用到军事上是一个是很成功仿生学例子。。

补充（ 最新发展）：
仿生学与遗传学的整合是系统生物工程（systems bio-engineering）的理念，也就是发展遗传工程的仿生学。人工基因重组、转基因技术是自然重组、基因转移的模仿，还天然药物分子、生物高分子的人工合成是分子水平的仿生，人工神经元、神经网络、细胞自动机是细胞系统水平的仿生，跟随单基因遗传学、单基因转移发展到多基因系统调控研究的系统遗传学（system genetics）、多基因转基因的合成生物学（synthetic biology），以及纳米生物技术（nano-biotechnology）、生物计算（bio - computation、DNA计算机技术的系统生物工程发展，仿生学已经全面发展到一个从分子、细胞到器官的人工生物系统（artificial biosystem）开发的时代。
人类的发明——来自动物的灵感科学家根据火野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具。火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪装装备。科学家研究青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼。美国空军通过毒蛇的“热眼”功能，研究开发出了微型热传感器。人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯(hang)。人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。
仿生与高科技 科学家通过对海豚游泳阻力小的研究发明了能提高鱼雷航速的人工海豚皮；以及模仿袋鼠在沙漠运动形式的无轮汽车(跳跃机)等。
前苏联科学院动物研究所的科学家在企鹅王的启示下，他们设计了一种新型汽车－－“企鹅王”牌极地越野汽车。这种汽车的宽阔的底部，直接贴在雪面上，用轮勺撑动着前进，行驶速度可达50公里／小时。
科学家模仿昆虫制造了太空机器人。
澳大利亚国立大学的一个科研小组通过对几种昆虫的研究，已经研制出一个小型的导航和飞行控制装置。这种装置可以用来装备用于火星考察的小型飞行器。
英国科学家在仿生学启发下，正在研制一种可以靠尾鳍摆动以S形“游水”的潜艇新式潜艇的主要创新之处是使用了被称为“象鼻致动器”的装置。“象鼻”由一组用薄而柔软的材料做成的软管组成，模仿肌肉活动，推动鳍的运动。这种新式潜艇可以充当水底扫雷潜艇，用来对付最轻微的声响或干扰便会引爆的水雷。

Answer 3

仿生设计在军事上的成功应用有很多例子。如猫的眼睛与夜视仪。漆黑的夜晚，猫能清楚地观察老鼠的一举一动并敏捷地抓住它，其原因在于猫眼的视网膜上具有圆锥细胞和圆柱细胞，圆锥细胞能感受白昼普通光的光强和颜色，圆柱细胞能感受夜间的光觉。一般只能在白天活动的动物如鸟、鸡等，它们的视网膜中常常只有圆锥细胞；而另一些只能在夜间活动的动物如猫头鹰，其视网膜上只有圆柱细胞。此外，猫眼还有一个特点，在它感受弱光时，瞳孔能够随着光的不同强度而自动调整。所以，阳光很强时，你会看到猫眯着它的双眼，瞳孔已缩小成直线般的细缝，保证只让少量的光线进入瞳孔内。而在光线十分微弱的晚上，瞳孔又能放大呈圆形，以便保证在黑暗中也能看清楚各种物体。军事科学家们便模仿猫眼的奥妙研制出了大有用处的微光夜视仪
这就是军事仿生学。世界上有许多军事发明，也都是科学家在探索动物奥秘中得到启迪而设计、发明的。例如：蝴蝶与卫星控温系统。位于太空的人造地球卫星，在受到阳光的强烈照射时，卫星表面温度会高达2000℃；而在阴影区域，卫星表面温度会下降至零下200℃左右，很容易烤坏或冻坏各种仪器仪表，这曾使航天科学家伤透了脑筋。后来，科学工作者从蝴蝶身上受到启迪，原来在蝴蝶体表生长着一层细小的鳞片，有着调节体温的作用。每当阳光直射、气温上升时鳞片自动张开，以调整阳光照射的角度，从而减少对热能的吸收；而当外界气温下降时，鳞片自动闭合，紧贴体表，让阳光直射鳞片，从而把温度控制在正常范围内。科学家为人造地球卫星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统。

Answer 4

令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。
苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。
每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。

Answer 5

我也不知道