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2020 年 06 月 09 日 星期 放大 缩小 默认  

动物身上的奥秘 你了解多少(二)

余裕

  种类繁多的生物经过长期的进化,逐渐适应了环境的变化,从而得到生存和发展。人类通过观察自然界里的生物获得创造性的灵感,那么,从水母、青蛙和白蚁身上能获得哪些灵感呢?

  为什么水母能预知风暴

  出海的人对海上的大风暴胆战心惊,一旦遇上,可能造成巨大的损失。奇怪的是,每当风暴来临时,水母居然能够预知,并迅速做出反应。那么,水母为什么能预知风暴的到来呢?

  科学家发现,在狂风怒吼、海浪咆哮激起“大海交响乐”以前,先有一种次声波(每秒8~13Hz)传来,它比风和浪的速度更快。人类感觉不到这种次声波,但水母却能感觉到。原来,水母的“伞”缘感觉球里有小小的听石,仿佛是水母的“耳朵”。由海浪和空气摩擦而产生的次声波会冲击听石,刺激周围的神经感受器,使水母在十几小时之前就能够捕捉到风暴的声音。于是,它们好像接受到命令一样,一下子沉入到海洋深处,以免被暴风激起的巨浪砸碎。

  水母的分布受风向、风力、海流及潮流支配。平时它们聚集在海面上,绵延数海里,也会在一夜之间漂得无影无踪。在风平浪静、阴天或阳光不强以及平潮的情况下,水母漂浮于水域的上层或表层。每当遇到大风浪、暴雨、水质变浑浊、落潮或阳光过强的时候,一般就下沉到水域下层或近底层。

  人们从水母能预知风暴中受到启示,模拟它们的感觉器,成功地制出了风暴预测仪,安装在船舰的甲板上,能够提前15小时接收到海上传来的次声波,预知海上风暴来临的方向和时间。

  青蛙眼睛很特别

  青蛙的眼睛很有意思,和一般动物的眼睛不同,青蛙的眼睛对运动中的小动物格外敏感,对静止的东西却无动于衷,例如它们对不动的飞蛾、苍蝇或是树木、草叶毫无反应。然而,只要飞蛾一动,青蛙就会立即发现它,并根据它的飞行方向和速度,一跃而起捕食成功。

  为了弄清楚为什么青蛙一定要等飞蛾起飞才发动攻击,仿生学家对青蛙进行了特殊的实验研究。原来,蛙眼视网膜的神经细胞分成五类,一类只对颜色起反应,另外四类只对运动目标的某个特征起反应,并能把分解出的特征信号输送到大脑视觉中枢——视顶盖。视顶盖上有四层神经细胞,第一层对运动目标的反差起反应;第二层能把目标的凸边抽取出来;第三层只看见目标的四周边缘;第四层则只管目标暗前缘的明暗变化。这四层特征就好像在四张透明纸上的图画,叠在一起就是一个完整的图像。因此,在迅速飞动的各种形状的小动物里,青蛙可立即识别出它最喜欢吃的苍蝇和飞蛾,而对其他飞动着的东西和静止不动景物都毫无反应。根据蛙眼的原理和结构,仿生学家发明了电子蛙眼。

  白蚁是最古朴的建筑家

  白蚁是动物界中最古朴的建筑大师,最著名的蚁巢为热带草原上那些高达六七米的“白蚁丘”,虽然这些建筑没有豪华的外表、华美的装饰,但是对于身长只有几毫米的白蚁工蚁来说,这些“摩天大楼”堪称自然界的建筑奇观。白蚁的巢穴可供数百万只白蚁栖息,巢中有产卵室、育婴室、通风管、粮仓以及四通八达的隧道等复杂结构。

  白蚁巢穴令人惊讶之处不仅在于功能复杂、高大结实,更在于其异常高明的空调系统。实际上,蚁巢更像是有生命活力的肺,其内部由一连串肺泡状的腔室与支气管状的通道相连,利用外部气压或风的变化呼气和吸气,智能地调节内部气体的混合度,并维持稳定的温度和湿度。无论是在盛夏的正午,还是在冬夜,蚁巢中心始终保持在舒适的30℃左右。为了防止暴雨灌入巢中,有些白蚁能在巢穴顶端建立伞形的巢冠。它们还修筑连通蚁巢内外的隧道,以营造黑暗的空间和它们所需要的特殊温湿度,或者用以取得地下水来保持巢穴的湿润。正因为白蚁能建造如此复杂而舒适的地下城市,因此,无论外部环境多么恶劣,它们都能怡然自得地生活在其中。

  通过观察白蚁的筑巢方式,哈佛大学工程师拉迪卡·纳格帕尔和她的团队设计出了一支拥有1024个微型机器人的机器人大军。当这支机器人大军一起工作时,只需发出初始指令,在无人监督的情况下,它们就能亲密无间地合作完成任务。

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