来自动物的灵感

蜻蜓与飞机

说到仿生学，人们比较熟悉的一个例子，就是蜻蜓与直升飞机。蜻蜓通过翅膀振动可产生不同于周围大气的局部不稳定气流，并利用气流产生的涡流来使自己上升。蜻蜓能在很小的推力下翱翔，不但可向前飞行，还能向后和向左右两侧飞行，其向前飞行速度可达每小时72千米。蜻蜓的飞行行为简单，仅靠两对翅膀不停地拍打就能实现飞行自如。受此启发，人类发明了直升飞机。

其实，蜻蜓对人类飞行的贡献还不止于此。人类发明飞机后不久，就遇到了一个大难题：飞机高速飞行时，机翼会发生一种叫颤振的有害振动；飞得越快，机翼的颤振越强烈，甚至会使机翼折断，机毁人亡。可是，昆虫早在三亿年以前就飞翔在空中了，它们是怎么解决颤振危害的呢？昆虫学家发现，蜻蜓的每个翅膀的前缘上方都有一块被称为“翼眼”的深色的角质加厚区。实验证明，正是翼眼的存在消除了蜻蜓飞行时的颤振危害。于是，飞机设计师仿效蜻蜓，在飞机的两翼添加了加重装置，解决了这个令人棘手的大问题。

对人类的飞行，苍蝇也是立了大功的。苍蝇的后翅退化成了一对“平衡棒”。当它飞行时，平衡棒以一定的频率进行机械振动，以此调节翅膀的运动方向，保持身体的平衡。科学家据此原理研制成了“振动陀螺仪”。这种新型导航仪大大改进了飞机的飞行性能，可使飞机自动停止危险的滚翻飞行，在机体强烈倾斜时还能自动恢复平衡，保证飞机在最复杂的急转弯时也万无一失。也许是因为苍蝇的名声太臭，所以它的这一杰出贡献很少被人们传颂。

苍蝇与飞船

声名狼藉的苍蝇嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是，苍蝇没有“鼻子”，它的嗅觉从何而来？昆虫学家发现，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”，这些神经细胞立即把气味的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，就可区别出不同的物质。因此，苍蝇的触角实际上就是一台特别灵敏的气体分析仪。受此启发，科学家仿制了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。他们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通过电子线路放大后，送给分析器；分析器一旦发现特定气味物质的信号，便发出警报。这种气体分析仪已被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分；也被安装在潜水艇和矿井里，用来检测有害气体。

苍蝇不仅有灵敏的嗅觉，而且还有功能特异的视觉。苍蝇的复眼包含3000多个可独立成像的单眼，能看清几乎360度范围内的物体。在蝇眼的启示下，科学家制成了由1329块小透镜组成的，一次可拍1329张高分辨率照片的蝇眼照相机，并在军事、医学、航空、航天等领域得到了广泛应用。显然，尽管苍蝇对人的危害不小，但在仿生学上的贡献却不少。

萤火虫与生物光源

白炽灯之所以被淘汰，是由于它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，而且它发出的热射线还有害于人的眼睛。那么，有没有只发光而不发热的光源呢？ 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、昆虫和鱼类等等，而且这些动物在发出光的同时都不产生热，所以它们发出的光又被称为“冷光”。在众多的发光动物中，我们最熟悉的是萤火虫。地球上的萤火虫约有1500种，它们发出的冷光既明亮又柔和，很适合人类的眼睛。

萤火虫的发光效率很高。其腹部的几千个发光细胞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，并发出荧光。这意味着，萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。科学家对萤火虫的研究，先是促成了日光灯的诞生，后来又发明了用荧光素、荧光酶、三磷酸腺苷和水混合而成的生物光源。作为一种安全的照明灯，生物光源给充满爆炸性瓦斯的矿井、清除磁性水雷的工兵送去了光明。

水母与风暴预测仪

渔民都知道，如果生活在沿岸的水母和鱼类成群结队地游向大海深处，意味着海上风暴就要来了。水母，又叫海蜇，是一种古老的腔肠动物，早在5亿年前，它就漂浮在海洋中了。这种低等动物有预测风暴的本能，每当风暴来临，它就游向大海深处避难去了。

在海洋上，由空气和波浪摩擦而产生的频率为每秒8～13次的次声波，是风暴来临的前奏曲。这种次声波人耳无法听到，但小小的水母却能感觉到。原来，水母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”，当风暴来临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赶来的风暴声。

于是，一种精确模仿水母耳朵结构和功能的风暴预测仪诞生了。安装在舰船的前甲板上的这种仪器，一旦接收到预示风暴来临的次声波，它的一直在水平方向360度范围内不停旋转的喇叭状接收器便立即停止旋转；“喇叭”所指的方向就是风暴来临的方向。由于这种预测仪能提前15小时对风暴作出预报，因此对航海和渔业的安全具有重要意义。

蝴蝶与迷彩服

在色彩斑斓的蝴蝶中， “萤光翼凤蝶”尤为奇特，它的后翅在阳光下时而金黄，时而翠绿，有时还由紫变蓝。科学家对蝴蝶色彩的研究，为军事防御带来了极大的裨益。二战期间，德军包围了苏联的列宁格勒，企图用轰炸机摧毁其所有的重要军事设施。一位苏联昆虫学家建议，利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理，在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装。因此，尽管德军费尽心机狂轰滥炸，但列宁格勒的军事基地仍安然无恙，为赢得战争的最后胜利奠定了坚实的基础。如今，根据同样的原理制成的迷彩服，成了各国军队的共同选择，因为它能有效减少战斗中的人员伤亡。

长颈鹿与航天员

长颈鹿之所以能将血液通过长长的颈部输送到头部，是因为它们的血压比人的正常血压高出两倍。这样高的血压为什么不会导致长颈鹿患脑溢血而死亡呢？这是由于长颈鹿血管周围的肌肉非常发达，能压缩血管，控制血流量；同时长颈鹿腿部及全身的皮肤和筋膜绷得很紧，有利于下肢的血液向上回流。科学家由此受到启发，在训练宇航员时，用一种特殊的器械，防止宇航员血管周围肌肉退化。在飞船升空时，让航天员身穿的“抗荷服”充气，从而对血管产生一定的压力，控制航天员的血流量保持正常。与此同时，让航天员腹部以下部位套入抽去空气的密封装置中，以降低腿部的血压，有利于身体上部的血液向下肢输送。

甲虫与远程导弹

你可能从未听说过“气步甲炮虫”吧。这种甲虫自卫时，能喷射出恶臭的高温的“液体炮弹”，以此迷惑和惊吓敌害。昆虫学家通过解剖发现，气步甲炮虫体内有3个小室，分别储有二元酚溶液、双氧水和生物酶。当二元酚和双氧水流到第三小室时，便与生物酶混合并发生化学反应，一瞬间便能生成100 ℃的毒液，并迅速向外喷射。二战期间，纳粹德国的技术专家受此启发，制造出了一种功率极大且性能安全可靠的新型发动机。安装了这种发动机的飞航式导弹，不仅飞行速度更快，而且命中率显著提高，让英国伦敦为此蒙受了惨重的损失。无独有偶，美国军队的“二元化武器”也是受气步甲炮虫的启发研制出来的。这种武器将两种或多种能产生毒气的化学物质，分装在炮弹内的两个或多个隔开的容器中，炮弹发射后隔膜破裂，两种或多种化学物质在炮弹飞行的8～10秒内迅速混合并发生反应，在炮弹抵达目标的瞬间生成致命的毒气以杀害敌人。