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昆虫仿生学
————蝴蝶与仿生
园艺032 卢洁群 16号
目录
仿生学的概念和简述
昆虫仿生学的概念和简述
蝴蝶在仿生学上的应用(军事、航天、生活)
蝴蝶仿生学有待研究的项目
其他昆虫和仿生
昆虫仿生学的发展前景
仿生学的概念和简述
仿生学是1960年正式诞生的一门
综合的边缘科学。它研究生物系
统的结构性质、能量转换和信息
过程,并将所获得的知识用来改
善现有的或创造崭新的机械、仪
器、建筑结构和工艺过程。
人们对自然资源的利用范围越来
越广泛,特别是仿生学方面的任
何成就,都来自生物的某种特性。
仿生资源是一个取之不尽的知识宝库,在民用、军事方面具有广阔前景。针对仿生学迅速发展态势和国家目标的重大需求。中科院动物研究所成立了动物仿生学研究小组,重点开展以昆虫的独特器官功能为目标的仿生学研究项目,首选仿昆虫嗅觉系统研制生物传感器作为主要研究方向,该传感器研制计划主要针对包括化学农药和神经毒剂在内的环境中的有害化学物质的检测。(资料来源:中国仿生学网)
昆虫仿生学的概念和简述
昆虫仿生学,它是研究如何模仿昆虫的结构和功能,来制造设备或物件以造福人类的一门科学。
昆虫是地球生物中的一个独特群体,它们个体较小,数量庞大,占现存动物的75%上。在长期的进化过程中,昆虫发展出与其生存环境相适应的具有特殊构造和功能的器官系统, 它们有各自的生存技巧,有些技
巧连人类也自叹不如。如:昆虫的高
度发达的极其灵敏的嗅觉感受系统,
受其启示,通过对其具有独特功能的
器官系统的构造的研究和模仿,有可
能使我们找到解决人类社会实际问题
的有效方案。仿昆虫独特的嗅觉感受
系统,研制高灵敏度生物传感器是生
物科学家仿生研究的重要目标。
(资料来源:中国仿生学网)
蝴蝶在仿生学上的应用
蝴蝶,有人把它称作“昆虫界的西施”,它利用翅膀花纹的色彩斑斓作为一种伪装。如重月纹凤蝶、褐脉金斑蝶等,尤其是荧光翼凤蝶,其后翅在阳光下时而金黄,时而翠绿,有时还由紫变蓝。这些五颜六色,不规则排列的花纹,圆点和线条把蝴蝶翅膀的表面分成许多很小的部分。这样当背景是一片鲜花盛开,
五彩缤纷的草地时,蝴蝶就
很难被它的天敌--食蝶的鸟
类发现。科学家通过了对蝴
蝶的研究,为军事、航天、
生活等带来了极大的裨益。
(资料来源:中国仿生学网)
蝴蝶在仿生学上的应用(军事)
在二战期间,德国军队包围了列宁格勒,企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施。毕生研究蝴蝶花纹的昆虫学家施万维奇参照蝴蝶翅膀上花纹的色彩和构图,将保护迷彩,变形迷彩和伪造迷彩加以综合运用,对苏军机动军事目标涂上同地域相似的多色巨大斑点,改变其外形;对固定军事重地进行遮障布疑,并在遍障上涂染与背景相似的保护色和多色素描图像,造成同环境一致的景象,使军事目标的可视辨程度降低到最低点。因此,尽管德军费尽心机,但列宁格勒的基石基地仍安然无恙,为赢得最后的胜利奠定了坚实的基础。施万维奇的蝶翅防空迷彩
伪装的出色设计,蒙骗了德军
飞机的轰炸,成为流传后世的
佳话,他死后,人们在他的墓
碑上雕刻了蝴蝶翅膀上的花纹
图案,
理,后来人们还生产出了迷彩
服,大大减少了战斗中的伤亡。
(资料来源:中国仿生学网)
蝴蝶在仿生学上的应用(航天)
蝴蝶的体表覆盖着一层细小的鳞片,每当气温上升时自动张开,减小太阳光的辐射角度和减少对阳光的热能吸收,气温下降时,鳞片自动闭合,紧贴蝴蝶体表,阳光直射到鳞片上,蝴蝶便能吸收更多的热量,这样即使气温变化较大,蝴蝶也能把自己控制在一个正常的温度范围内。遨游于太空的人造地球卫星,它所处的位置有时受到阳光直射,有时处于地球阴影区域无阳光,当受到阳光的辐射,卫星温度可降到零下一二百摄氏度。为使卫星内的各种仪器,仪表不致烧毁或冻坏,设计人员设计了一种控温系统,有如蝴蝶调节体温结构一样。控温系统外形似百叶窗,每扇叶片的两面,辐射期散热能力不同一面很大,另一面极小,百叶窗的转动部分装有灵敏度很高热胀冷缩的金属丝控制。卫星温度上升时,金属丝膨胀,叶片便会张开,
辐射散热能力大的一面转向太阳,便于散热降
温;温度下降时,金属丝冷缩,叶片便会闭合,
辐射击散热能力小的那一面便会转向太空,抑
制散热,起到保温作用。
(资料来源:中国仿生学网)
04年,北京航空航天大学的学生利用仿生学
原理制作的仿生蝴蝶翼飞机有良好的操纵稳定
性和极强的观赏性,具有很好的市场潜力。
(资料来源:北航新闻网)
蝴蝶在仿生学上的应用(生活一)
英国埃克塞特大学薄膜光子实验室的物理学家乌维西克和另外两名同事,由于一个偶然的机遇,在几年前开始研究一种名叫大凤蝶的蝴蝶翅膀,这个蝴蝶的翅膀颜色本来是有黄有蓝,但是在人眼里就