昆虫与仿生学

昆虫与仿生学

什么是仿生学？

仿生学是指模仿生物建造技术装置的科学，它是在上世纪中期才出现的一门新的边缘科学。仿生学研究生物体的结构、功能和工作原理，并将这些原理移植于工程技术之中，发明性能优越的仪器、装置和机器，创造新技术。从仿生学的诞生、发展，到现在短短几十年的时间内，它的研究成果已经非常可观。仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路，也就是向生物界索取蓝图的道路，它大大开阔了人们的眼界，显示了极强的生命力。

萤火虫——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，萤火虫是其中的一类。

萤火虫是一种完全变态的昆虫，也就是说在萤火虫的一生当中，会经历卵、幼虫、蛹及成虫四个时期。萤火虫喜欢生活在潮湿,多水,杂草丛生的地方,特别是溪水,河流两岸，雌虫比雄虫羽化要晚一周的时间,然后它会闪着萤光,寻找配偶。

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。萤火虫发光原理？

萤火虫的发光原理是：萤火虫有专门的发光细胞，在发光细胞中有两类化学物质，一类被称作荧光素，另一类被称为荧光素酶。荧光素能在荧光素酶的催化下消耗ATP ，并与氧气发生反应，反应中产生激发态的氧化荧光素，当氧化荧光素从激发态回到基态时释放出光子。反应中释放的能量几乎全部以光的形式释放，只有极少部分以热的形式释放，反应效率为95%，甲虫也因此而不会过热灼伤。在虫的腹部下部有着很多白色斑块，其实是它的甲壳中对光透明的部分。在内部有一块白色的膜，可以反射光。所以在日间这个部位呈现白色。

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。

萤火虫所发出的光是化学光，它通过一定反应将化学能几乎百分之百地转变成了光能。早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，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。

冷光的应用

冷阴极型荧光灯有广泛的应用范围，目前已应用于计算机液晶显示器、液晶电视机、扫描仪等背照光源，又是新一代城市夜景照明之理想光源。此外紫外线冷光管可广泛应用于杀菌消毒、防伪验钞、光能固化、光化学反应，植物生长型冷光管可根据植物生长所需光谱进行照射，促进植物的叶绿素合成。