糯米txt论坛☆+100仿生学TXT第7部分小说阅读和下载-策策文学

小小的肝脏具有这样巨大的功能；研究表明；除了它在构造上的复杂性和特殊性之外；在机体内还有一整套非常经济、有效的化学合成本领。
有一个有趣的故事；在某个牧场里；由于年景不佳；牧草大多长得矮小枯黄；但奇怪的是有一块牧草却长得十分茂盛；远远看去；就像沙漠中的绿洲一样。什么原因呢？经过仔细分析；原来这块绿洲的附近；有一个铜矿工厂；许多抄近路走的工人；常常从这里走过；工人皮靴下沾着许多铜矿粉；也就大量地留在这个地方；于是这里就长出了绿茵茵的一片牧草。这个事实清楚地告诉我们；微量元素在生物的生长过程中；能起到〃维生素〃的作用。
研究表明；生物体中仅仅有占两万分之一以下的微量元素；常常与生物体内各种主要酶的活动有极为密切的关系；而各种酶又是机体基本代谢活动的支持者；所以说；如果酶的组成部分发生变化；生物体内的正常活动就会失调；进而会引起各种疾病。
微量元素与人体的构造有密切的关系。
如果某些地区由于水分或土壤中缺少碘；则当地的许多居民就会产生一种〃粗脖子〃病。在过去；人们常把这种现象和霍乱、伤寒、猩红热等疾病联系在一起；当作传染病看待。随着人们对微量元素的逐步认识；这个谜终于揭开了。给病人服用一些食盐并加上几千分之一的碘化钾；就可以很快战胜这种疾病了。
称碘为〃大哥〃的溴；对人体和动物机体中的血液、脑和肾脏的工作；起着很大的作用。如果它的含量减少；则人体和动物的神经系统就会出现故障。钴、锰和铜等元素；也是人体中非常重要的一些微量元素。
食盐中的金属部分——钠；是探索神经记忆奥妙的关键部分。
研究还表明；由于生物体内各种机体具有不同的构造和功能；所以机体中各部分微量元素的含量；也不完全一致。例如在动物的有机体中；锂主要集中在肺里；镍主要集中在胰腺里；铜主要集中在脑子里；钡主要集中在眼睛的视网膜里；锡主要集中在舌头的粘膜里……
血液由于是机体各部分营养物质的来源；所以里面含有三十多种微量元素。因为肝脏是血液的制造者之一；研究测定；肝脏里面含有更多的微量元素；它几乎〃蕴藏〃着门捷列夫周期表中的所有元素。
化学仿生研究前景展望
24
生物体是一个大然的、规模巨大的〃化学工厂〃。这个天然的〃化学工厂〃里面存在着无穷无尽的奥妙；等待着我们去发掘和利用；这就是仿生学在化学领域中面临着的一个艰巨任务。但由于任务面广量大；且非常艰巨；所以对于化学仿生；目前研究得比较多的；仅局限在以下几个方面：第一方面；是利用人工的方法；按照天然物质的结构形式；合成许多重要的物质；如生物碱、维生素、激素和抗生素、蛋白质；甚至核酸片段。或者对天然物质的部分结构加以改造；合成更有生物活性的物质；如按照某些蛾类性引诱剂的结构；合成一种可以消灭害虫的农药。
第二个方面是借用个别生化反应的机制；来改进人工合成的技术。如在新陈代谢过程中起重要作用的氢可的松。虽说人工可合成这种物质；已有很多年的历史了；但步骤繁多；可一些微生物活细胞却能轻而易举地完成这项任务。
第三方面是借用整个生物合成的路线来扩大人工合成的物质。如目前得到广泛应用的人工橡胶；可以用来加速食用酵母生长的全合成脱硫生物素；以及能耐受4000℃高温、性能无与伦比的树脂等等。
第四方面是酶的模拟。酶的应用；我国最早；可以追溯到远古的时代。
酶在公元前22世纪的夏禹时代；就已经用于酿酒。约在战国以前；就已经利用淀粉酶水解来制造饴糖。利用酶来控制疾病；在我国也很普遍；如中药里的陈曲；就是一种非常重要的药剂；特别是在治疗胃病时常常用到它。
酶也叫酵素；是构成机体细胞与组织的一种特殊蛋白质；分子量很大；遇到60—70℃的温度时就会失去活性。它也是生物合成中用的蛋白质催化剂。它和化学工业中应用的无机催化剂相比；具有高效专一、条件温和、不促进新的反应、在反应过程中也不会被消耗等等的特点。
诱人的仿生机械学仿生机械学及。研究动向
如果把传统的机械称之为一般机械的话；仿生机械应该是指添加有人类智能的一类机械。在物理和机械机能方面；一般机械要比人类的能力要强许多；但在智能方面却比人类要低劣的多。因此；若把人——机结合起来；就有可能使一般机械进化为仿生机械。从这一角度出发；可以认为仿生机械应该是既具有像生物的运动器官一样精密的条件；又具有优异的智能系统；可以进行巧妙的控制；执行复杂的动作。
仿生机械学是以力学或机械学作为基础的；综合生物学、医学及工程学的一门边缘学科；它既把工程技术应用于医学、生物学；又把医学、生物学的知识应用于工程技术。它包含着对生物现象进行力学研究；对生物的运动、动作进行工程分析；并把这些成果根据社会的要求付之实用化。
从习惯上说；可把仿生机械学的各个研究动向归纳如下：（1）生物材料力学和机械力学。以骨或软组织（肌肉、皮肤等）作为对象；通过模型实验方法；测定其应力、变形特性；求出力的分布规律。还可根据骨骼、肌肉系统力学的研究；对骨和肌肉的相互作用等进行分析。
另外；生物的形态研究也是一大热门。因为生物的形态经过亿万年的变化；往往已形成最佳结构；如人体骨骼系统具有最少材料、最大强度的构造形态；可以通过最优论的观点来学习模拟建造工程结构系统。
（2）生物流体力学。主要涉及生物的循环系统；关于血液动力学等的研究已有很长的历史；但仍有许许多多的问题尚未解决；特别是因为它的研究
25
与心血管疾病关系十分密切；已成为一门倍受关注的学科。
（3）生物运动学。生物的运动十分复杂；因为它与骨骼和肌肉的力学现象、感觉反馈及中枢控制牵连在一起。
虽然各种生物的运动或人体各种器官的运动测定与分析都是重要的基础研究；但在仿生机械学中；目前特别重视人体上肢运动及步行姿态的测定与分析；因为人体上肢运动机能非常复杂；而下肢运动分析对动力学研究十分典型。这对康复工程的研究也有很大的帮助。
（4）生物运动能量学。生物的形态是最优的；同样；节约能量消耗量也是生物的基本原理。从运动能量消耗最优性的特点对生物体的运动形态、结构和功能等进行分析、研究；特别是对有关能量的传递与变换的研究；是很有意义的。
（5）康复工程学。包括如动力假肢、电动轮椅、病残者用环境控制系统等。它涉及许多学科和技术；比如对于动力假肢；只有在解决了材料、能源、控制方式、信号反馈与精密机械等各种问题之后才能完成；而且这些装置还要作为一种人——机系统进行评价、试用；走向实用化的道路是非常艰难和曲折的。
（6）机器人的工程学。是把生物学的知识应用于工程领域的典型范例；其目的一是省力；二是在宇宙、海洋、原子能生产、灾害现场等异常环境中帮助和代替人类进行作业。机器人不仅要有移动功能的人造手足；而且还要有感觉反馈功能及人工智能。目前研究热点为人造手、步行机械、三维物体的声音识别等。
生物形态与工程结构
前面我们提到过；经过了亿万年的进化；生物的形态是最优的。形形色色的生物结构中；有许多巧妙最佳利用力学原理的实例；让我们从静力学的角度出发；来观察一下生物形体结构对人类工程设计产生的影响。
自然界有许多高大的树木；其挺直的树干不但支撑着本身的重量。而且还能抵抗大风及强烈的地震。这除了得益于它的粗大树干外；还靠其庞大根系的支持。一些巨大的建筑物便模仿大树的形态来进行设计；把高楼大厦建立在牢固可靠的地基上。
植物的果实担负着延续种族的任务；亿万年的进化使其果实多呈圆形。
圆的外形使它们在较小的空间占用最大的体积来存贮营养；同时使它们对外界的压力如风力等有较大的抵抗力。如花生、核桃等还有着坚硬的外壳；可以保护里面相对娇嫩的果仁。同样地；动物也具有对自然力的适应性；如蛋壳、乌龟壳和贝壳等；都巧妙利用了一定的力学原理。如果你握住一个鸡蛋；即使加力挤压；也很难把它弄破。原来蛋壳的拱形结构与其表面的弹性膜一起构成了预应力结构；在工程上称为薄壳结构。
自然界中巧妙的薄壳结构具有各种不同形状的弯曲表面；不仅外形美观；还能够承受相当大的压力。在建筑工程上；人们已广泛采用这种结构；如大楼的圆形屋顶、模仿贝类制造的商场顶盖等。
动物界中；辛勤的蜜蜂被称为昆虫世界里的建筑工程师。它们用蜂蜡建筑极规则的等边六角形蜂巢；无论从美观和实用角度来考虑；都是十分完美的。它不仅以最少的材料获得了最大的利用空间；而且还以单薄的结构获得了最大的强度。
在蜂巢的启发下；人们仿制出了建筑上用的蜂窝结构材料；具有重量轻、
26
强度和刚度大、绝热和隔音性能良好的优点。同时这一结构的应用；已远远超出建筑界；它已应用于飞机的机翼；宇宙航天的火箭；甚至于我们日常的现代化生活家具中。
生物形态与运动
现代的各种交通工具；如汽车、飞机、舰船等；均需要一定的工作条件；若在崇山峻岭或沼泽中则无法工作。但自然界中有各种各样的动物；在长期残酷的生存斗争中；它们的运动器官和体形都进化得特别适合在某种恶劣环境下运动；并有着惊人的速度。
昆虫是动物界中跳跃的能手；许多昆虫的后腿特别发达；跳跃的本领异常高超。
就目前研究所知；叩头虫和蚤类为动物界跳跃的冠亚军获得者；它们的跳跃高度一般为其体长的几十倍、而且无须助跑；就会产生极高的加速度。
而集跑、跳、飞于一体的全能冠军；则非蝗虫莫属。它有着异常灵活、机动的运动能力；给农作物带来巨大灾害。但若抛开这一点；单独研究其运动形态；则会给我们以很大的启迪。如果研究出了它的运动奥秘；则对目前飞机的改进有很大的促进意义；倘若离开了跑道；喷气式巨型飞机是无法起飞的；但蝗虫则完全用不着这些。
动物界中的跳跃能手还有羚羊和袋鼠；这在非洲及澳大利亚的大草原上是非常著名的。带轮的汽车在沙漠上行走时会异常困难；但羚羊和袋鼠却是如鱼得水。它们是依靠其强有力的后肢在沙漠上跳跃前进的；现在已研制出一种〃跳跃机〃；在坎坷不平的田野或沙漠地区均可通行无阻。它没有轮子；是靠四条腿有节奏的相互协调的起落来前进的。
但是世界上还有许多地方；即使你拥有强壮有力的腿；也是无法行进的；如南北极的茫茫雪原；杂草丛生的泥泞的沼泽地区等。漫步在南极茫茫雪原的绅士——企鹅；给了人类以极大的启示。它们在紧急情况时；可以以30公里的时速飞跑；这是因为经过两千多万年的进化；企鹅的运动器官已变得非常适宜于雪地运行。它只要扑倒在地；把肚子贴在雪的表面上；蹬动双脚滑雪；便可飞速向前。受它的启发；人们已研制出一种越野汽车；可在雪地与泥泞地带快速前进；速度可达50公里／小时。
人类在水上航行的历史十分悠久；但活动能力却非常有限；远远不如人类在空中飞行和陆地上行走所取得的成就。许许多多鱼类的航速可轻而易举地超过目前世界上最先进的舰艇。其原因也是来自于大自然无所不在的进化改革；是亿万年来鱼儿为了适应水中生活；便于追逐食物和逃避敌害的进化结果。
首先；鱼类的航行速度得益于其理想的流线型体形。这种体形使得它们受到摩擦阻力和形状阻力的共同作用尽可能的减小。另外人们还发现；鱼在水中运动时；由于尾部的摆动；产生一种弯曲波；使鱼的运动速度大为提高。
另外；有些鱼的身体表面还附有一种粘液；这种粘液也能降低鱼在水中运动的摩擦阻力。
目前；有许多新型船只是按照鲸和海豚的体形轮廓及其身体各部比例而建造的；据称航速大为提高。
另外；最新的研究成果表明；海豚之所以游得快；不仅仅是因为其流线型体形；还由于其特殊的皮肤构造。
大家知道；物体在水中运动时受到的阻力的大小；与流经运动物体表面
27
的水的流动形式有关；若水接触的是钢铁等坚硬牲的表面；则由于水流产生混乱现象；水的阻力会随之增加；若水接触的是柔软且具有极微细凹凸面的物体表面；则由于物体表面本身具有吸收和消除产生水流混乱的现象；所以水的阻力会下降。
海豚的皮肤可分为三层。第一层是光滑柔软的表皮层；第二层是白色的真皮层；它生有无数的乳头状、中空的突起物。且伸向黑色的表皮里面；第三层是很厚的脂肪层；很有弹性。由于这种构造；使海豚在水中游泳时；皮肤能顺从水的压力而波动；阻力小；摩擦力�

《糯米txt论坛☆+100仿生学》

下载本书

糯米txt论坛☆+100仿生学- 第7部分