动植物仿生学应用举例课件
合集下载
科学·技术·社会 动物与仿生 (多媒体课件)
谢 谢 大 家！
3.下面对生态系统的物质循环的叙述， 不正确的是〔 〕 A.分解者对生态系统的物质循环起重要 作用； B.只有动物能促进生态系统的物质循环； C.植物作为生产者，参与了生态系统的 物质循环； D.动物作为消费者，促进了物质循环。
4、有人说：如果地球上的蜜蜂、 鸟等动物消失了，地球上便不 再有繁茂的植物，不再有众多 的动物，也就可能不再有人的 存在。这样的说法是否有一定 的道理呢？为什么？
0 6.2 6.2 10.2
有蚂蚁生活的金合欢 72
0 31.0 31.0 72.9
讨论一：
1、通过对以上材料的分析，你认为人类 能否随意灭杀某种动物？为什么？
2、你认为在自然生态系统中，各种动物 的数量是否会无限增长？为什么？
3、通过对实验数据进行分析，你认为蚂 蚁“侵食”金合欢，对金合欢的生长有 害吗？
1.20世纪50~60年代，麻雀因啄食和糟蹋农作物, 曾被列为主要的害鸟,我国开展了“剿灭麻雀” 的运动。据有关资料记载，上海市曾在5天内就 消灭麻雀686172只,获麻雀卵265968只。现在， 人们普遍认为应该保护麻雀。这是为什么?
我虽然有时危害农作 物，但我也是许多害 虫的天敌，功还是大 于过的
4、从上述资料中，你得到哪些启示？
维持生态平衡
在生态系统中，生物的 种类、各种生物的数量和所 占的比例总是维持在相对稳 定的状态。
讨论二：动物在物质循环中起到什么作用？如果没
有了动物，物质循环还能否进行？ 二氧化碳、水
水、 无 机 盐 等
动物能促进生态系 统的物质循环。
讨论三：动物在下图中起到什么作用？
谁叫你吃我的羊，看 我不把你们都消灭掉
2.呼伦贝尔草原是我国最大的牧业基地。过
仿生学2011ppt课件
关于仿生学的例子
• 苍蝇与振动陀螺仪 • 蝙蝠与雷达 • 萤火虫与人工冷光 • 电鱼与福特电池 • 蛋壳与薄壳建筑 • 鸟与飞机 • 鱼尾与船橹
生物体的结构对功能的适应性
• 结构适应于功能是动物中的普遍现象 • 不同的动物，其形态结构特征可以有相当
大的差别。动物为适应自然的选择，产生 了各种各样的形态特征。
二、仿生学与工程技术
• 仿生学在工程技术方面的应用有很多，例
如：感觉仿生 、结构仿生 、拟态仿生 、力 学仿生 、化学仿生 、仿生材料等等。 • 而今天，我们要探究的就是这六个部分， 下面展开我们的学习吧……
感Hale Waihona Puke 仿生• 探索人和动物感觉系统奥妙的仿生学研究
工作，称为感觉仿生。 • 感觉仿生又分为视觉仿生、听觉仿生、嗅 觉仿生、触觉仿生、味觉仿生 • 现今感觉仿生已经成为仿生学的发展重点。 • 下面是属于感觉仿生的一些例子。
智能材料有哪些？
如变色玻璃、形状记忆合金、增韧氧化锆陶瓷、正 温度系数热敏陶瓷、陶瓷变阻器以及合成弹性多 肽等 正在研究的智能材料和系统 • 能自诊断断裂的飞机机翼 • 控制湍流和噪声的机械蒙皮 • 人工肌肉和皮肤 • 定向投药等
变色玻璃
• 在适当波长光的辐照下改变其颜色，而移去光源时则恢复
•
其原来颜色的玻璃。又称光致变色玻璃或光色玻璃。变色 玻璃是在玻璃原料中加入光色材料制成。 基本原理：含有溴化银(或氯化银)和微量氧化铜的玻璃是 一种变色玻璃.当受到太阳光或紫外线的照射时,其中的溴 化银发生分解,产生银原子( AgBr==Ag+Br ).银原子能 吸引可见光,当银原子聚集到一定数量是,射在玻璃上的光 大部分被吸收,原来无色透明的玻璃这时就会变成灰黑色. 当把变色后的玻璃放到暗处时,在氧化铜的催化作用下,银 原子和溴原子又会结合成溴化银( Ag+Br==AgBr ),因为 银离子不吸收可见光,于是,玻璃又会变成无色透明.这就是 变色玻璃变色的基本原理.
动物仿生学.ppt
”。研鸟上高汉高以、记到且公。民汉苍敢
动 物
，明究类几台时达关鹤载启他输春就时鹰的 也代，的例上期三戾、，示从般秋发期早劳
仿
反发这扑，飞，丈置鸦唐而一，战明史就动 映明也翼足下有至于、朝发种首国了书有人
生
了的是和以来人一腹鹊有明能先时风记着民
人一最飞说，用二内之个了划开代筝载各对
们种早行明企鸟百，状韩锯破始，，，种于
小结
对人脑的探索，可以展望未来的电子 计算机有可能具有生物原理的功能。同它 相比，现在的电子计算机只能作为算盘。
对植物光合作用的研究，将为延长人类 的寿命、治疗疾病提供一个崭新的医学发 展途径。
对生物体结构和形态的研究，有可能使未 来的建筑、产品改变模样。使人们从“城 市”这个人造物理环境中重新回归“自 然”。
仿生设计的发展
此后，仿生技术取得了飞跃的发展，并获得了广 泛的应用。仿生设计亦随之获得突飞猛进的发展， 一大批仿生设计作品如智能机器人、雷达、声纳、 人工脏器、自动控制器、自动导航器等等应运而 生。
近代，科学家根据青蛙眼睛的特殊构造研制了电 子蛙眼，用于监视飞机的起落和跟踪人造卫星； 根据空气动力学原理仿照鸭子头形状而设计的高 速列车；模仿某些鱼类所喜欢的声音来诱捕鱼的 电子诱鱼器；通过对萤火虫和海蝇地发光原理的 研究，获得了化学能转化为光能的新方法，从而 研制出化学荧光灯等等。
在我国，早就有着模仿生 物的事例。相传在公元前三千 多年，我们的祖先有巢氏模仿 鸟类在树上营巢，以防御猛兽 的伤害；四千多年前，我们的 祖先“见飞蓬转而知为车”， 即见到随风旋转的飞蓬草而发 明轮子，做有装成轮子的车。 古代庙宇中大殿之前的山门的 建造，就其建筑结构来看，颇 有点像大象的架势，柱子又圆 又粗，仿佛像大象的腿。
动 物
，明究类几台时达关鹤载启他输春就时鹰的 也代，的例上期三戾、，示从般秋发期早劳
仿
反发这扑，飞，丈置鸦唐而一，战明史就动 映明也翼足下有至于、朝发种首国了书有人
生
了的是和以来人一腹鹊有明能先时风记着民
人一最飞说，用二内之个了划开代筝载各对
们种早行明企鸟百，状韩锯破始，，，种于
小结
对人脑的探索，可以展望未来的电子 计算机有可能具有生物原理的功能。同它 相比，现在的电子计算机只能作为算盘。
对植物光合作用的研究，将为延长人类 的寿命、治疗疾病提供一个崭新的医学发 展途径。
对生物体结构和形态的研究，有可能使未 来的建筑、产品改变模样。使人们从“城 市”这个人造物理环境中重新回归“自 然”。
仿生设计的发展
此后，仿生技术取得了飞跃的发展，并获得了广 泛的应用。仿生设计亦随之获得突飞猛进的发展， 一大批仿生设计作品如智能机器人、雷达、声纳、 人工脏器、自动控制器、自动导航器等等应运而 生。
近代，科学家根据青蛙眼睛的特殊构造研制了电 子蛙眼，用于监视飞机的起落和跟踪人造卫星； 根据空气动力学原理仿照鸭子头形状而设计的高 速列车；模仿某些鱼类所喜欢的声音来诱捕鱼的 电子诱鱼器；通过对萤火虫和海蝇地发光原理的 研究，获得了化学能转化为光能的新方法，从而 研制出化学荧光灯等等。
在我国，早就有着模仿生 物的事例。相传在公元前三千 多年，我们的祖先有巢氏模仿 鸟类在树上营巢，以防御猛兽 的伤害；四千多年前，我们的 祖先“见飞蓬转而知为车”， 即见到随风旋转的飞蓬草而发 明轮子，做有装成轮子的车。 古代庙宇中大殿之前的山门的 建造，就其建筑结构来看，颇 有点像大象的架势，柱子又圆 又粗，仿佛像大象的腿。
仿生学PPT课件
素以红、绿或蓝显示出来。手上的超薄电
子皮肤能在运动状态下作为电子显示屏来 使用。还能用于多种商业用途，例如播放
媒介。未来，这样的电子皮肤能用在手术
中，检测人体器官内的氧气含量。
如果把智能皮肤安置于人的上臂，它就能 检测脑波，然后把信号传达到假肢，让它 完成相应的动作。智能皮肤有着无限的可 能性，不仅是在医学领域，它在游戏竞技 和个人健康监测方面都有着极大的潜力。
15
PA R T
02
16
人造肌肉又叫电活性聚合物，是一种新型智能高分 子材料，它能够在外加电场下，通过材料内部结构 的改变而伸缩、弯曲、束紧或膨胀，和生物肌肉十 分相似。
人造肌肉状材料是根据生物学原理，由3种氨基酸
(缬氨酸、脯氨酸和甘氨酸)按一定顺序排列而构成
的，它类似于人的肌肉纤维，具有弹性，且能随环
1据英国泰晤士报等媒体日前报道一名自颈椎以下瘫痪的美国男子借助一个与计算机相连的植入器和人造手臂就可通过思维打开电视机看电子邮件和处理其他一些日常事务此类大脑植入将最终使重度残肢疾人能够控制轮椅和人造假肢
1
据英国（《泰晤士报》等媒体日前报道， 一名自颈椎以下瘫痪的美国男子借助一个与 计算机相连的植入器和人造手臂，就可通过 思维打开电视机、看电子邮件和处理其他一 些日常事务，此类大脑植入将最终使重度残 疾 人 能 够 控 制 轮 椅 和 人 造 假 肢 。 这是迄今为止人类朝着开发“仿生学系 统”迈出的最大一步，它有可能使那些失去 肢体的人恢复神经运动的功能。日前出版的 《自然》杂志详细介绍了这项历时 30 多年的 研究所取得的非凡成果。
境温度和化学成分(如pH值)的变化而伸缩。由于它 能模拟活体的生物过程，于是，人们把这种材料称 为生物聚合物。
【生物课件】仿生学
仿生学的研究内容
力学仿生
结构仿生 生物与造船
鲸鱼和潜艇的“鲸背效应” 核潜艇能长时间潜航于冰海之 下，但若在冰下发射导弹，则必 须破冰上浮，这就碰到力学上的 难题。潜艇专家从鲸鱼每隔10分 钟必须破冰呼吸一次中得到启迪 ，在潜艇顶部突起的指挥台围壳 和上层建筑方面，作了加强材料 力度和外形的仿鲸背处理，取得 了破冰时的“鲸背效应”
响尾蛇空对空导弹
仿生学的研究内容
信息与控制仿生
蛇的红外探测
响尾蛇的颊窝是一个红外感受器，颊窝内部有一层薄 膜，将颊窝分隔成内、外两室。内室保持与环境相同的温 度，外室则朝着发射红外线物体的方向。因此，颊窝膜两 面的温度差使得响尾蛇对周围温度变化极为敏感，能感受 0.001℃的温度变化。 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。它是利用硫化铅作红外敏感元件，接收飞机机尾 喷管发出的波长为1—3微米的红外辐射流，引导导弹从飞 机尾部进行攻击。
仿生学的研究内容
能量仿生
能量仿生，模仿生物体中的能量转换过程
能量仿生的研究内容： 研究与模仿生物电器官生物发光、肌肉直接把 化学能转换成机械能等过程
仿生学的研究内容
能量仿生
电鱼与伏打电池
电鲶 电鳐
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。 对电鱼的解剖研究发现在电鱼体内有一种发电器 官，由半透明的盘形细胞构成许多电板，电鳐电板有 200万块，电鲶有500万块。单个电板产生的电压很微 弱，但多个电板产生的电压就很大。 伏打电池单个电板产生的电压很低，但它用纸板 把锌板和铜板隔开，一连串的电板就能发出高电压。
仿生学简介
仿生学的历史
十五世纪时，达·芬奇 对鸟的飞行进行了长时间的 观察，并通过解剖研究鸟的 身体结构，设计和制造了一 架扑翼机，这是世界上第一 架人造飞行器。 达·芬奇还通过齿轮和机械杆作 为驱动装置，制作了第一款人型机 器人，可以做些挥舞胳膊，转动头 部甚至开合下颌的动作。
《有趣的仿生学》PPT课件
精选课件ppt
7
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。
精选课件ppt
精选课件ppt
21
精t
23
▪ 仿的是我哟
精选课件ppt
24
精选课件ppt
25
精选课件ppt
5
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。
精选课件ppt
6
▪ 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”。
有趣的仿生学
精选课件ppt
1
▪ 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。
精选课件ppt
2
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。
仿生学PPT
蜻蜓与平衡重锤
蜻蜒通过翅膀振动可产生不同于周围大气的局部不稳定气流，井利用 气流产生的涡流来使自己上升。蜻蜒能在很小的推力下翱翔，不但可 向前飞行，还能向后和左右两侧飞行，其向前飞行速度可达72km/小 时。此外，蜻蜒的 飞行行为简单，仅靠两对翅膀不停地拍打。科学家 据此结构基础研制成功了直升飞机。飞机在高速飞行时，常会引起剧 烈振动，甚至有时会折断机翼而引起飞机失事。蜻蜒依靠加重的翅痣 在高速飞行时安然无恙，于是人们仿效蜻蜒在飞机的两翼加上了平衡 重锤，解决了因高速飞行而引起振动这个令人棘手的问题。
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。
甲虫与炮弹 气步甲炮虫自卫时，可喷射出具有恶臭的高温液体 “炮弹”，以迷惑、刺激和 惊吓敌害。科学家将其解剖后发现甲虫体内有3个小室，分别储有二元酚溶液、 双氧水和生物酶。二元酚和双氧水流到第三小室与生物酶 混合发生化学反应， 瞬间就成为100℃的毒液，并迅速射出。这种原理已应用于军事技术中。二战 期间，德国纳粹为了战争的需要，据此机理制造出了一种功率极大且性能安全 可靠的新型发动机，安装在飞航式导弹上，使之飞行速度加快，安全稳定，命 中率提高，英国伦敦在受其轰炸时损失惨重。美国军事专家受甲虫喷 射原理的 启发研制出了先进的二元化武器。这种武器将两种或多种能产生毒剂的化学物 质分装在两个隔开的容器中，炮弹发射后隔膜破裂，两种毒剂中间体在弹体飞 行的8—10秒内混合并发生反应，在到达目标的瞬间生成致命的毒剂以杀伤敌 人。它们易于生产、储存、运输，安全且不易失效。萤火虫可将化学能直接转 变成光能，且转化效率达100%，而普通电灯的发光效率只有6%。人们模仿萤 火虫的发光原理制成的冷光源可将发光效率提高十几倍，大大节约了能量。另 外，根据甲 虫的视动反应机制研制成功的空对地速度计已成功地应用于航空事 业中。
人教版八年级上册生物《科学技术社会 动物与仿生》(一等奖课件) (2)
具壳美的学曲与面力结学构的能典很型好仿地生把建外筑力代分表散作到 。 （它还的有每北一京部火分车，站这、样人构仿生
蜂
蜂
窝
窝
纸
墙
芯
板
蜂巢结构与加气混凝土砌块
斯洛文尼亚的蜂巢住宅联合体
设计模仿蜂巢结构的韵律,并能巧妙的运用 遮阳板和自然通风来控制整年的内部环境。
美·能跳跃翻腾的“海豚潜艇”
苍蝇与高灵敏小型气体分析仪
苍蝇没有鼻子但嗅觉特别灵敏？ 苍蝇靠分布在一对触角上的
嗅觉感受器（内含上百个嗅 觉神经细胞）来分辨气味
将微电极连在活苍蝇的嗅觉 神经上，并放大其神经电信号 ，递给分析器；分析器一经发 气味物的信号，便发出警报。
现该仪器也被改进安装在
宇宙飞船的座舱里，检测舱内 气体成分。
小型气味分析仪
鸽眼雷达系统
鸽眼能感应光磁，完 成定向导航，应用于 雷达等导航设备
水母耳与风暴预测仪
水母的耳：
（细柄上的小球)中有小 小的听石，上面布满神 经感受器，能听到风暴 产生时发出的次声波 （由空气和波浪摩擦而 产生，频率为8赫兹-13 赫兹，传播比风暴、波 浪的速度快）。
“水母耳”风暴预测仪 可提前15小时左右预报风暴
萤火虫与人工冷光
萤火虫发光过程中几 乎不产生热，发出的 光是“冷光”，它几 乎能将化学能百分之 百地转变为可见光， 避免以热能散失掉。 通过探究萤火虫发光 的奥秘—荧光素和荧 光素酶；发明了既省 电又明亮的日光灯和 冷光源，广泛地应用 于怕热、怕磁等工农 业生产上。
蜘蛛与装甲
生物学家发现蜘蛛丝的 强度高，相当于同等体积 的钢丝的5倍。
蝴蝶与人造地球卫星
人造卫星
仿生蝴蝶的调温方 式，设计了人造卫 星的控温系统，使 卫星上的精密仪器 ，在外界温度为200 ℃ ~2000℃ 环境下正常工作。
蜂
蜂
窝
窝
纸
墙
芯
板
蜂巢结构与加气混凝土砌块
斯洛文尼亚的蜂巢住宅联合体
设计模仿蜂巢结构的韵律,并能巧妙的运用 遮阳板和自然通风来控制整年的内部环境。
美·能跳跃翻腾的“海豚潜艇”
苍蝇与高灵敏小型气体分析仪
苍蝇没有鼻子但嗅觉特别灵敏？ 苍蝇靠分布在一对触角上的
嗅觉感受器（内含上百个嗅 觉神经细胞）来分辨气味
将微电极连在活苍蝇的嗅觉 神经上，并放大其神经电信号 ，递给分析器；分析器一经发 气味物的信号，便发出警报。
现该仪器也被改进安装在
宇宙飞船的座舱里，检测舱内 气体成分。
小型气味分析仪
鸽眼雷达系统
鸽眼能感应光磁，完 成定向导航，应用于 雷达等导航设备
水母耳与风暴预测仪
水母的耳：
（细柄上的小球)中有小 小的听石，上面布满神 经感受器，能听到风暴 产生时发出的次声波 （由空气和波浪摩擦而 产生，频率为8赫兹-13 赫兹，传播比风暴、波 浪的速度快）。
“水母耳”风暴预测仪 可提前15小时左右预报风暴
萤火虫与人工冷光
萤火虫发光过程中几 乎不产生热，发出的 光是“冷光”，它几 乎能将化学能百分之 百地转变为可见光， 避免以热能散失掉。 通过探究萤火虫发光 的奥秘—荧光素和荧 光素酶；发明了既省 电又明亮的日光灯和 冷光源，广泛地应用 于怕热、怕磁等工农 业生产上。
蜘蛛与装甲
生物学家发现蜘蛛丝的 强度高，相当于同等体积 的钢丝的5倍。
蝴蝶与人造地球卫星
人造卫星
仿生蝴蝶的调温方 式，设计了人造卫 星的控温系统，使 卫星上的精密仪器 ，在外界温度为200 ℃ ~2000℃ 环境下正常工作。
植物,动物仿生学
植物,动物的仿生学例子1、苍蝇与小型气体分析仪令人讨厌的苍蝇,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。
2、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。
仿生学的运用 ppt课件
人们根据蛙眼的视觉原理， 研制成功一种电子蛙眼。这 种电子蛙眼能像真的蛙眼那 样，准确无误地识别出特定 形状的物体。
信息仿生
水母耳与电子耳
水母在进化过程中发展了一套 预测风暴的本领，每当风暴来 临前就游向大海避难去了。
在海洋上，由空气与海浪摩擦 而产生的次声波，总是风暴来 临的前奏曲，次声波人耳是无 法听到，小水母却很敏感。
控制仿生
蝙蝠与超声波
蝙蝠的捕食
声音反射波 蛾
飞行中的蝙蝠 超声波
控制仿生
蝙蝠与超声波
蝙蝠的回声定位
超声信号被反射
控制仿生
蝙蝠与超声波 蝙蝠的声纳处理
脑
参考波刺激
接受器
载有信息 的超声波
发出的 超声波
控制仿生
夜蛾的反雷达技术
反雷达技术使夜蛾死里逃生
控制仿生
夜蛾的反雷达技术 听觉系统
鼓膜器 振动器
但蛙眼对静止的东西，却“视 而不见”。即使有苍蝇呆在眼 前，也不会引起它的注意。
科学家对蛙眼的结构进行了研 究，发现它的里面有四种神经 细胞，也就是四种“检测器” 。它们的形状、大小、功能各 不相同。
信息仿生
青蛙与电子蛙眼
青蛙的视觉系统
青蛙在这四种神经细胞的作 用下，能把一个复杂图像分 解成几种容易辨别的特征， 然后传送到脑的视觉中心， 经过综合，就能看到原来的 完整图像。
雷 鸟 夏 天
雷 鸟 冬 天
动物的保护色与拟态
枯 叶 蝶
竹 节 虫
拟态仿生
拟态仿生
坦克的迷彩着装
拟态仿生
拟态仿生
坦克的迷彩着装
三色迷彩的德国“豹”I坦克在电视成像下的效果
力学仿生
.生物与造船 .生物与飞机 .生物与建筑
信息仿生
水母耳与电子耳
水母在进化过程中发展了一套 预测风暴的本领，每当风暴来 临前就游向大海避难去了。
在海洋上，由空气与海浪摩擦 而产生的次声波，总是风暴来 临的前奏曲，次声波人耳是无 法听到，小水母却很敏感。
控制仿生
蝙蝠与超声波
蝙蝠的捕食
声音反射波 蛾
飞行中的蝙蝠 超声波
控制仿生
蝙蝠与超声波
蝙蝠的回声定位
超声信号被反射
控制仿生
蝙蝠与超声波 蝙蝠的声纳处理
脑
参考波刺激
接受器
载有信息 的超声波
发出的 超声波
控制仿生
夜蛾的反雷达技术
反雷达技术使夜蛾死里逃生
控制仿生
夜蛾的反雷达技术 听觉系统
鼓膜器 振动器
但蛙眼对静止的东西，却“视 而不见”。即使有苍蝇呆在眼 前，也不会引起它的注意。
科学家对蛙眼的结构进行了研 究，发现它的里面有四种神经 细胞，也就是四种“检测器” 。它们的形状、大小、功能各 不相同。
信息仿生
青蛙与电子蛙眼
青蛙的视觉系统
青蛙在这四种神经细胞的作 用下，能把一个复杂图像分 解成几种容易辨别的特征， 然后传送到脑的视觉中心， 经过综合，就能看到原来的 完整图像。
雷 鸟 夏 天
雷 鸟 冬 天
动物的保护色与拟态
枯 叶 蝶
竹 节 虫
拟态仿生
拟态仿生
坦克的迷彩着装
拟态仿生
拟态仿生
坦克的迷彩着装
三色迷彩的德国“豹”I坦克在电视成像下的效果
力学仿生
.生物与造船 .生物与飞机 .生物与建筑
动植物仿生学应用举例课件x
01
推进方式
海豚通过摆动尾巴进行推进，这种推进 方式被潜水艇设计所借鉴，实现了更高 效、更安静的水下航行。
02
03
潜水深度
海豚能够潜到很深的海洋底部，这种 潜水深度和耐压能力为潜水艇的设计 提供了参考。
蜘蛛丝与新型材料
超强韧性 蜘蛛丝具有超强的韧性和弹性，可以承受很大的 拉力和压力，这使得它成为制作新型材料的一个 理想选择。 生物相容性 蜘蛛丝还具有良好的生物相容性，可以用于制作 生物医学材料，如人工韧带和人工肌肉。
水中动物与船舶设计
海豚与潜艇
海豚的身体形态和游泳方式为潜艇设计提供了灵感。潜艇的外形和流线型设计 以及推进方式都受到海豚的启发，使得潜艇能够更高效地在水下运行。
鱼类与船舶设计
鱼类的游动方式和身体结构为船舶设计提供了灵感。仿生船舶设计能够实现更 高效、节能的航行，例如流线型船体设计和仿鱼鳍推进器等。
陆地动物与交通工具设计
昆虫与机器人
昆虫的移动方式和身体结构为机器人设计提供了灵感。仿生机器人能够实现更灵活、敏捷的运动，例如具有多足 行走能力的机器人和具备跳跃功能的机器人等。
鹿与车辆
鹿的鹿角和身体结构为车辆设计提供了灵感。仿生车辆设计能够实现更安全、舒适的行驶，例如车辆碰撞预警系 统和车辆稳定性控制系统等。
社会进步
通过动植物仿生学的研究和应用，提高人类对自然 和生命的认识和理解，促进社会文明进步和和谐发 展。
生态平衡
借鉴生物体的生态和环境适应机制，设计出 更环保、节能、可持续的环境治理方案，促 进生态平衡和可持续发展。
05
动植物仿生学应用实例展 示
鸟类与飞机设计
鸟类的飞行动力学
飞机设计借鉴了鸟类的飞行动力学，如翅膀的形状和 运动轨迹，以实现更高效、更稳定的飞行。
植物,动物的仿生学例子
植物,动物的仿生学例子植物，动物的仿生学例子苍蝇与宇宙飞船令人讨厌的苍蝇，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。
【高中生物】植物器官中的仿生学案例
【高中生物】植物器官中的仿生学案例1 源于“叶”的灵感1．1 叶形的启示相传春秋战国时代(公元前450-500年)的鲁国工匠鲁班，在上山伐木途中，手指被茅草划破，他仔细观察发现，原来茅草叶子两边长着锋利的锯齿，于是受到启发。
经反复实践，制成人类史上第一架带有锯齿的木工锯。
1．2 叶脉的启示浮水植物王莲有“水中花王”之称。
一个体重35kg的人坐在上面也不会下沉。
原来王莲圆形叶片的直径可达1～2．5m，背面有许多相互交错的叶脉骨架结构，里面还有气室使得叶子稳定地浮在水面。
受叶脉支撑作用的启发，英国著名建筑师约瑟，以钢铁和玻璃为建材，设计了一座顶棚跨度很大的展览大厅──“水晶宫”，它既轻巧、雄伟又经济耐用，不仅成就了1851年的第一届世博会，也为近现代功能主义建筑构建了雏形。
1．3 叶序的启示德国波恩大学的科研人员发现，莲叶上有许多非常微小的绒毛和蜡质凸起物。
这种粗糙的叶片是干净的，而表面光滑的叶片反而需要清洗。
模仿莲叶的自净原理，人们开发出具有防污功能的自净涂层产品，其表面会形成类似茶叶的凹凸形貌，构筑一层疏水层。
这样一来，灰尘颗粒只好在涂层表面“悬空而立”，并最终在风雨冲刷下“一扫而净”。
此外，叶面形状也启迪了人们的思维。
椰子树很高，叶片巨大，但每遇飓风和暴雨也很少被折断。
研究发现，椰子叶面呈“之”字形，可以承受更大的压力。
据此，建筑师设计出了结构薄、面积大的楼房顶棚、薄状石棉板等。
2 源于“茎”的灵感2．1 节与节间的启示禾本科植物竹子，其竹节处有横隔相连，与竹身构成一个整体，这对中空细长的竹竿的刚度和稳定性，可以协调变形，共同参与抗弯作用，这对于中空细长的竹竿的刚度和稳定性很有意义。
受到植物茎节生长的启发，人们发明了“春笋建筑法”，把每一层墙板从高度上分成三四段预制好，然后用液压顶以1m的行程，反复顶升，可以很快“长”成设计的建筑。
又如，自行车车架“空心管”的设计灵感正来自于麦秆，借鉴其“空心”结构，却支持比它重几倍的麦穗力学原理，制成的自行车既有足够的强度，又减轻了车身的重量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
生态学菁英班生物期中报告
Report of the elite class in the period of biological ecology
动植物仿生学应用举例
汇报人：徐林莉 郑凌霄 袁旭东 （三人贡献相同）
目录
CONTENTS
仿生学概念
Bionics concept
植物仿生学 动物仿生学
Plant bionics
再如,古代有一种可以阻止 骑兵前进的武器叫铁蒺藜,这种 武器的原形就来源于植物中蒺 藜科的一种杂草的果实,它的刺 非常的坚硬,以至于如果马蹄踏 上都会被刺到,所以有人就把铁 作成蒺藜果的形状用以御敌.
03
动物仿生学
Animal bionics
通过对牛蛙跳跃时连续动作的摄影图片分析， 牛蛙的后肢有4个关节。关节的屈伸转动与力量 的传递十分和谐。牛蛙在跳跃时整个身体都十 分放松，前腿松弛，充分利用了向前跳跃的惯 性力。其后腿蹬地时的爆发力很大，而且离地 后又充分伸展，充分利用向前的惯性力且又为 下一次跳跃积蓄能量。这种高效率的关节传动 能力及其动作的松弛度为跳跃运动员的技术动 作提供了很好的训练模式。牛蛙跳跃的一刹那， 充分地把后蹬力量转化为向前的冲力，这种高 超的跳跃技术值得我们很好地借鉴。
一般情况下，蜣螂的体表(包括背腹部和肢体)在接触、切割、揉送、滚动粪便一系 列过程中都不会被黏呼呼的粪便所黏附。 传统上一般认为，在光滑的界面上，运动阻力小、速度快、无黏附。但在扫描电镜 下，我们发现蜣螂的表面不是光滑的，而是由凹陷和隆起构成的非光滑表面。不同 部位的非光滑性结构和程度有不同，经常接触粪便的体表非光滑性越明显。 任露泉院士领导的团队选择与蜣螂推粪球行为最相 关的头部唇基进行研究，蜣螂非光滑表面的减黏机 制在于它有效地减少土壤黏附表面，在凹坑产生有 气、无土和无水区，限制连续水膜的形成，降低界 面的空气负压。仿其非光滑表面设计的推土板和犁 壁具有良好的脱附作用。在相同土壤的耕地实验中， 与普通20钢光滑犁相比，仿生20 犁降阻12.7%; 与普 通35 钢光滑犁相比，仿生35犁降阻18%，省油12.6%。 仿生的“新型绿色仿生不粘锅”与传统的裸铝锅、 不锈钢锅及聚四氟乙烯不粘锅相比较，具有绿色环 保、经济、耐高温、耐磨耐用、不粘、不糊、易清 洁和节能等优点。
尼龙搭扣的诞生是 从果实中受到启发的经 典案例.它的发明者是 瑞士工程师乔治· 德· 梅 斯特拉尔.20世纪40年 代末,他经常带着自己 的爱犬到森林中漫步, 每次返回时他都发现裤 子和狗身上粘满了苍耳、 牛蒡等刺果. 受到好奇心的驱 使,乔治用显微镜观察 刺果,发现无数的小钩 子在有毛圈结构的裤 料上,不能轻易脱落.经 过8年的实验,终于发明 了既容易系上又容易 解开的尼龙搭扣.
美国斯蒂尔
ห้องสมุดไป่ตู้
词语创造者 开始使用时间
1961年
02
植物仿生学
Bionics concept
“钢筋混泥土”的发明源于植物根系的特点.法国园艺师 约瑟夫· 莫尼哀为了解决养花的大陶盆不结实的问题,他曾先 后试用木材和水泥来做花盆,但效果都不理想.他依然经常为 园艺场中水泥制成的蓄水池和花坛被撞坏而烦恼.一日,他不 慎将花盆再次撞坏,郁闷至极的前去收拾残花时,他下意识地 注意到,土壤虽然松散,却能在植物交叉延伸的根须四周黏结 聚集到一起.受此启发,他试着用旧铁丝仿造植物的根系织成 交叉结构,再用水泥、石子浇铸在一起,砌成花坛、水池牢固 度大大加强,这也为钢筋混凝土结构的制作提供了思路.
总结
summary
Animal bionics
01
仿生学概念
Bionics concept
仿生学概念
Bionics concept
人们研究生物体的 结构与功能工作的 原理，并根据这些 原理发明出新的设 备、工具和科技， 创造出适用于生产 ，学习和生活的先 进技术。
中文名 外文名
仿生学
Bionics
向日葵又名朝阳花,它的最大特点就是向阳而生,以便吸收 到尽可能多的阳光.德国建筑学家从向日葵上获得灵感,建成了 一幢能随太阳转动的向日葵旋转房屋.它装有如同雷达一样的 红外线跟踪器,只要天一亮,房屋上的马达就开始启动,使房屋 迎着太阳缓慢转动,始终与太阳保持最佳角度,使阳光最大限度 地照进屋内.夜间,房屋又在不知不觉中慢慢复位.这种建筑能 够充分利用太阳能,保证房屋的日常供热和用电.因为在房顶上 安置了太阳能电池和聚光镜,所以建筑物能将光能储存起来,供 阴雨天和夜晚使用.
受叶脉支撑作用的启发,英国著名建 筑师约瑟,以钢铁和玻璃为建材,设计了一 座顶棚跨度很大的展览大厅──“水晶 宫”,它既轻巧、雄伟又经济耐用,不仅成 就了1851年的第一届世博会,也为近现代 功能主义建筑构建了雏形.
浮水植物王莲有“水中花王”之称. 一个体重35kg的人坐在上面也不会下沉. 原来王莲圆形叶片的直径可达1～2．5m, 背面有许多相互交错的叶脉骨架结构,里 面还有气室使得叶子稳定地浮在水面.
云杉生长于高寒湿润 之巅,它之所以可以适应山 上长年累月的狂风袭击,达 到数百余年的树龄,是因为 其树干底部直径显著增大, 形成一个圆锥形,这样既减 轻了自重,又加强了稳定性. 人们模仿云杉对大风 的适应性特点,把建造在山 顶上的电视塔设计成类似 圆锥体,就能抵抗住大风袭 击.同样,所有的塔或高烟囱, 甚至超高层建筑几乎无一 例外地采用底大顶小的形 状.
许多节肢动物都可生产毒气(液)， 其中部分动物采用的是二元系生产 程序，气步甲，又叫“放屁虫”，， 它们是制造和使用化学武器的能手。 遇到敌害进攻，会转过身体，从肛 门喷出灼热的烟雾，发出类似爆炸 的声响，浓烟有半尺多高。所放的 “屁”带有浓硝酸的气味，使天敌感 到辛辣刺鼻，头痛眼花，迅速逃窜。
化学武器大规模使用始于1914~1918 年的第一次世界大战。使用的毒剂 有氯气、光气、双光气、氯化苦、二苯氯胂、氢氰酸和芥子气等。与 毒剂直接填入弹内的一元化学武器相比，二元化学武器优点是易于生 产、储存、运输，安全且不易失效。在全面禁止化学武器公约签订以 后，大量一元化学武器将被销毁，化学武器的发展也受到很大制约， 但由于公约本身存在的漏洞和某些国家的“不自觉”，化学武器的研 究仍在秘密进行。
Report of the elite class in the period of biological ecology
动植物仿生学应用举例
汇报人：徐林莉 郑凌霄 袁旭东 （三人贡献相同）
目录
CONTENTS
仿生学概念
Bionics concept
植物仿生学 动物仿生学
Plant bionics
再如,古代有一种可以阻止 骑兵前进的武器叫铁蒺藜,这种 武器的原形就来源于植物中蒺 藜科的一种杂草的果实,它的刺 非常的坚硬,以至于如果马蹄踏 上都会被刺到,所以有人就把铁 作成蒺藜果的形状用以御敌.
03
动物仿生学
Animal bionics
通过对牛蛙跳跃时连续动作的摄影图片分析， 牛蛙的后肢有4个关节。关节的屈伸转动与力量 的传递十分和谐。牛蛙在跳跃时整个身体都十 分放松，前腿松弛，充分利用了向前跳跃的惯 性力。其后腿蹬地时的爆发力很大，而且离地 后又充分伸展，充分利用向前的惯性力且又为 下一次跳跃积蓄能量。这种高效率的关节传动 能力及其动作的松弛度为跳跃运动员的技术动 作提供了很好的训练模式。牛蛙跳跃的一刹那， 充分地把后蹬力量转化为向前的冲力，这种高 超的跳跃技术值得我们很好地借鉴。
一般情况下，蜣螂的体表(包括背腹部和肢体)在接触、切割、揉送、滚动粪便一系 列过程中都不会被黏呼呼的粪便所黏附。 传统上一般认为，在光滑的界面上，运动阻力小、速度快、无黏附。但在扫描电镜 下，我们发现蜣螂的表面不是光滑的，而是由凹陷和隆起构成的非光滑表面。不同 部位的非光滑性结构和程度有不同，经常接触粪便的体表非光滑性越明显。 任露泉院士领导的团队选择与蜣螂推粪球行为最相 关的头部唇基进行研究，蜣螂非光滑表面的减黏机 制在于它有效地减少土壤黏附表面，在凹坑产生有 气、无土和无水区，限制连续水膜的形成，降低界 面的空气负压。仿其非光滑表面设计的推土板和犁 壁具有良好的脱附作用。在相同土壤的耕地实验中， 与普通20钢光滑犁相比，仿生20 犁降阻12.7%; 与普 通35 钢光滑犁相比，仿生35犁降阻18%，省油12.6%。 仿生的“新型绿色仿生不粘锅”与传统的裸铝锅、 不锈钢锅及聚四氟乙烯不粘锅相比较，具有绿色环 保、经济、耐高温、耐磨耐用、不粘、不糊、易清 洁和节能等优点。
尼龙搭扣的诞生是 从果实中受到启发的经 典案例.它的发明者是 瑞士工程师乔治· 德· 梅 斯特拉尔.20世纪40年 代末,他经常带着自己 的爱犬到森林中漫步, 每次返回时他都发现裤 子和狗身上粘满了苍耳、 牛蒡等刺果. 受到好奇心的驱 使,乔治用显微镜观察 刺果,发现无数的小钩 子在有毛圈结构的裤 料上,不能轻易脱落.经 过8年的实验,终于发明 了既容易系上又容易 解开的尼龙搭扣.
美国斯蒂尔
ห้องสมุดไป่ตู้
词语创造者 开始使用时间
1961年
02
植物仿生学
Bionics concept
“钢筋混泥土”的发明源于植物根系的特点.法国园艺师 约瑟夫· 莫尼哀为了解决养花的大陶盆不结实的问题,他曾先 后试用木材和水泥来做花盆,但效果都不理想.他依然经常为 园艺场中水泥制成的蓄水池和花坛被撞坏而烦恼.一日,他不 慎将花盆再次撞坏,郁闷至极的前去收拾残花时,他下意识地 注意到,土壤虽然松散,却能在植物交叉延伸的根须四周黏结 聚集到一起.受此启发,他试着用旧铁丝仿造植物的根系织成 交叉结构,再用水泥、石子浇铸在一起,砌成花坛、水池牢固 度大大加强,这也为钢筋混凝土结构的制作提供了思路.
总结
summary
Animal bionics
01
仿生学概念
Bionics concept
仿生学概念
Bionics concept
人们研究生物体的 结构与功能工作的 原理，并根据这些 原理发明出新的设 备、工具和科技， 创造出适用于生产 ，学习和生活的先 进技术。
中文名 外文名
仿生学
Bionics
向日葵又名朝阳花,它的最大特点就是向阳而生,以便吸收 到尽可能多的阳光.德国建筑学家从向日葵上获得灵感,建成了 一幢能随太阳转动的向日葵旋转房屋.它装有如同雷达一样的 红外线跟踪器,只要天一亮,房屋上的马达就开始启动,使房屋 迎着太阳缓慢转动,始终与太阳保持最佳角度,使阳光最大限度 地照进屋内.夜间,房屋又在不知不觉中慢慢复位.这种建筑能 够充分利用太阳能,保证房屋的日常供热和用电.因为在房顶上 安置了太阳能电池和聚光镜,所以建筑物能将光能储存起来,供 阴雨天和夜晚使用.
受叶脉支撑作用的启发,英国著名建 筑师约瑟,以钢铁和玻璃为建材,设计了一 座顶棚跨度很大的展览大厅──“水晶 宫”,它既轻巧、雄伟又经济耐用,不仅成 就了1851年的第一届世博会,也为近现代 功能主义建筑构建了雏形.
浮水植物王莲有“水中花王”之称. 一个体重35kg的人坐在上面也不会下沉. 原来王莲圆形叶片的直径可达1～2．5m, 背面有许多相互交错的叶脉骨架结构,里 面还有气室使得叶子稳定地浮在水面.
云杉生长于高寒湿润 之巅,它之所以可以适应山 上长年累月的狂风袭击,达 到数百余年的树龄,是因为 其树干底部直径显著增大, 形成一个圆锥形,这样既减 轻了自重,又加强了稳定性. 人们模仿云杉对大风 的适应性特点,把建造在山 顶上的电视塔设计成类似 圆锥体,就能抵抗住大风袭 击.同样,所有的塔或高烟囱, 甚至超高层建筑几乎无一 例外地采用底大顶小的形 状.
许多节肢动物都可生产毒气(液)， 其中部分动物采用的是二元系生产 程序，气步甲，又叫“放屁虫”，， 它们是制造和使用化学武器的能手。 遇到敌害进攻，会转过身体，从肛 门喷出灼热的烟雾，发出类似爆炸 的声响，浓烟有半尺多高。所放的 “屁”带有浓硝酸的气味，使天敌感 到辛辣刺鼻，头痛眼花，迅速逃窜。
化学武器大规模使用始于1914~1918 年的第一次世界大战。使用的毒剂 有氯气、光气、双光气、氯化苦、二苯氯胂、氢氰酸和芥子气等。与 毒剂直接填入弹内的一元化学武器相比，二元化学武器优点是易于生 产、储存、运输，安全且不易失效。在全面禁止化学武器公约签订以 后，大量一元化学武器将被销毁，化学武器的发展也受到很大制约， 但由于公约本身存在的漏洞和某些国家的“不自觉”，化学武器的研 究仍在秘密进行。