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蝙蝠-雷达

小鸟-飞机

青蛙-电子蛙眼

鲨鱼-潜水艇

变色龙-便衣

鲸鱼-提高轮船速度

蜻蜓-让飞机的机翼不会破碎

长颈鹿-抗荷服

海母-暴雨检查器

萤火虫-人工冷光

龙虾-气味探测仪

1。由令奇特的小型气体分析仪 。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。

2
。从萤火虫到人工冷光；

3。电鱼与伏特电池；

4 。水母的顺风耳
，仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪 ，能提前15小时对风暴作出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义
。

5。人们根据蛙眼的视觉原理
，已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
。把电子蛙眼装入雷达系统后 ，雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等 。特别是能够区别真假导弹
，防止以假乱真
。

电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场，它能监视飞机的起飞与降落 ，若发现飞机将要发生碰撞
，能及时发出警报 。在交通要道，它能指挥车辆的行驶 ，防止车辆碰撞事故的发生
。

6。根据蝙蝠超声定位器的原理
，人们还仿制了盲人用的“探路仪” 。这种探路仪内装一个超声波发射器，盲人带着它可以发现电杆 、台阶
、桥上的人等。如今 ，有类似作用的“超声眼镜 ”也已制成
。

7。模拟蓝藻的不完全光合器
，将设计出仿生光解水的装置，从而可获得大量的氢气 。

8
。根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究 ，已仿制了人力增强器——步行机。

9 。现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子
。

10。屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲 。

11
。船桨模仿的是鱼的鳍。

12 。锯子学的是螳螂臂，或锯齿草
。

13。苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣 。

14。嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路
。

15。壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景 。

16
。贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固
，这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。

有名的例子很多，如模仿海豚皮而构造的“海豚皮游泳衣
”、科学家研究鲸鱼的皮肤时 ，发现其上有沟漕的结构
，于是有个科学家就依照鲸鱼皮构造，造成一个薄膜蒙在飞机的表面 ，据实验可节约能源3%
，若全国的飞机都蒙上这样的表面，每年可节约几十亿 。又如有科学家研究蜘蛛 ，发现蜘蛛的腿上没有肌肉
，有脚的动物会走，主要是靠肌肉的收缩 ，现在蜘蛛没有肌肉为什么会走路？经研究蜘蛛不是靠肌肉的收缩进行走路的
，而是靠其中的“液压”的结构进行走路，据此人们发明了液压步行机……总之,从自然界得到启迪, 模仿其结构进行发明创造.这就是仿生学. 这是我们向自然界学习的一个方面.另一方面,我们还可以从自然的规律中得到启迪,利用其原理进行设计(包括设计算法),这就是智能计算的思想

鸟类对仿生学的贡献

从始祖鸟的出现到现在 ，在这亿万年的漫长进化过程中，鸟类形成了许多卓有成效的导航 、识别、计算
、能量转换等系统
，其灵敏性、高效性 、准确性
、抗干旱性都另人惊叹不已
。人们研究这些结构和功能原理并加以模拟，用来改善现有的或创造新的机械、仪器 、工艺 ，这就是仿生学研究的一项重要内容。

鸟类有高超的飞行本领
，当然现代的飞机在很多性能上都远远超过鸟类，可是在节约能源上 ，在灵巧性上就相形见绌了 。如一只鸟连续在海洋上空飞行4000多公里
，体重减轻0.06公斤；小巧的蜂鸟不仅能垂直起落，而且在吮吸花蜜时能取直立姿势 ，悬在空中进退自如
，灵活异常
。对这些特殊功能的研究利用，将会使飞机的性能进一步得到改进。

如野鸭能悠然自得地飞行在9500米的半高空 ，而人在登上4500米时呼吸已经感到很困难了 。研究鸟为什么会在空气稀薄的条件下脑血管依然畅通
，可对人类在供氧不足的环境中正常生活和延长生命有重要意义
。

鸽子在仿生学方面有很大的贡献。它的腿上有一个小巧而灵敏的感受地震的特殊结构，人们根据它的原理仿制出一种新的地震仪 ，使地震预报更加准确 。它的眼睛有着特殊的识别本领，这是由于它的视网膜上有6种功能专一的神经节细胞：叶亮度检测器
、普通边检测器、凸边检测器 、方向检测器
、垂直边检测器、水平检测器
，人们模仿它视网膜上的细胞结构制成的鸽眼电子模型，虽结构还不及它的复杂和完善 ，但安装在警戒雷达上 、应用于电子计算机处理有关数据方面已有广阔的前景。

地球上海水占总水量的97％
。而海水的人工淡化器目前设备庞大
、结构复杂、耗能量高。但海鸥 、信天翁这些海鸟却可以通过眼睛附近一条盐腺把喝下去的海水中的盐分排出
，一旦完成这个功能的模拟，人类利用海洋的前景将会更加广阔 。

此外 ，人们根据鹰眼的结构正在研制鹰眼系统导弹
，这种导弹在飞临打击目标上空时就能自动寻找、识别目标而跟踪攻击
。

蝴蝶与仿生

五彩的蝴蝶锦色粲然，如重月纹凤蝶 ，褐脉金斑蝶等
，尤其是萤光翼凤蝶，其后翅在阳光下时而金黄 ，时而翠绿
，有时还由紫变蓝。科学家通过对蝴蝶色彩的研究，为军事防御带来了极大的裨益 。在二战期间 ，德军包围了列宁格勒，企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施
。苏联昆虫学家施万维奇根据当时人们对伪装缺乏认识的情况
，提出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
，但列宁格勒的军事基地仍安然无惹，为赢得最后的胜利奠定了坚实的基础 。根据同样的原理 ，后来人们还生产出了迷彩服
，大大减少了战斗中的伤亡
。

人造卫星在太空中由于位置的不断变化可引起温度骤然变化，有时温差可高达两
、三百度 ，严重影响许多仪器的正常工作。科学家们受蝴蝶身上的鳞片会随阳光的照射方向自动变换角度而调节体温的启发
，将人造卫星的控温系统制成了叶片正反两面辐射、散热能力相差很大的百叶窗样式，在每扇窗的转动位置安装有对温度敏感的金属丝 ，随温度变化可调节窗的开合
，从而保持了人造卫星内部温度的恒定，解决了航天事业中的一大难题 。

-- 甲虫与仿生

屁步甲炮虫自卫时 ，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 。这种原理目前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
。

-- 蜻蜓与仿生

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/h 。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
。

-- 苍蝇与仿生

昆虫学家研究发现
，苍蝇的后翅退化成一对平衡棒。当它飞行时，平衡棒以一定的频率进行机械振动 ，可以调节翅膀的运动方向，是保持苍蝇身体平衡的导航仪 。科学家据此原理研制成一代新型导航仪——振动陀螺仪
，大大改进了飞机的飞行性能LlJ，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
，即使是飞机在最复杂的急转弯时也万无一失。 苍蝇的复眼包含4000个可独立成像的单眼，能看清几乎360°范围内的物体
。在蝇眼的启示下 ，人们制成了由1329块小透镜组成的一次可拍1329张高分辨率照片的蝇眼照像机
，在军事
、医学、航空 、航天上被广泛应用。苍蝇的嗅觉特别灵敏并能对数十种气味进行快速分析且可立即作出反应 。科学家根据苍蝇嗅觉器官的结构，把各种化学反应转变成电脉冲的方式 ，制成了十分灵敏的小型气体分析仪
，目前已广泛应用于宇宙飞船
、潜艇和矿井等场所来检测气体成分，使科研、生产的安全系数更为准确 、可靠
。

-- 蜂类与仿生

蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成 ，每个小蜂房的底部由3个相同的菱形组成
，这些结构与近代数学家精确计算出来的——菱形钝角109°28\'，锐角70°32\' 完全相同 ，是最节省材料的结构，且容量大
、极坚固
，令许多专家赞叹不止。人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板，强度大、重量轻 、不易传导声和热 ，是建筑及制造航天飞机、宇宙飞船
、人造卫星等的理想材料 。蜜蜂复眼的每个单眼中相邻地排列着对偏振光方向十分敏感的偏振片
，可利用太阳准确定位
。科学家据此原理研制成功了偏振光导航仪，早已广泛用于航海事业中。

-- 其它昆虫与仿生

跳蚤的跳跃本领十分高强 ，航空专家对此进行了大量研究
，英国一飞机制造公司从其垂直起跳的方式受到启发，成功制造出了一种几乎能垂直起落的鹞式飞机 。现代电视技术根据昆虫单复眼的构造特点 ，造出了大屏幕彩电
，又可将一台台小彩电荧光屏组成一个大画面，且可在同一屏幕上任意位置框出某几个特定的小画面 ，既可播映相同的画面
，又可播映不同的画面
。科学家根据昆虫复眼的结构特点研制成功的多孔径光学系统装置，更易于搜索到目标 ，已在国外一些重要武器系统中应用。根据某些水生昆虫的组成复眼的单眼之间相互抑制的原理，制成的侧抑制电子模型
，用于各类摄影系统，拍出的照片可增强图像边缘反差和突出轮廓 ，还可用来提高雷达的显示灵敏度
，也可用于文字和识别系统的预处理工作 。美国利用昆虫复眼加工信息及定向导航原理，研制了具有很大实用价值的仿昆虫复眼寻的末制导导引头的工程模型
。日本利用昆虫形态及特性开发研制了六足机器人等工学机器和建筑物的新构造方式。

-- 未来展望

昆虫在亿万年的进化过程中 ，随着环境的变迁而逐渐进化
，都在不同程度地发展着各自的生存本领 。随着社会的发展，人们对昆虫的各种生命活动掌握得越来越多 ，越来越意识到昆虫对人类的重要性
，再加上信息技术特别是计算机新一代生物电子技术在昆虫学上的应用，模拟昆虫的感应能力而研制的检测物质种类和浓度的生物传感器 ，参照昆虫神经结构开发的能够模仿大脑活动的计算机等等一系列的生物技术工程
，将会由科学家的设想变为现实，并进入各个领域 ，昆虫将会为人类做出更大的贡献。

-- 昆虫知多少

对人类危害最大的昆虫是蚊子，它们每年使300万人死于其传染的疟疾、黄热病 、登革热等疾病
。

蚂蚁是力气最大的昆虫
，它可支撑其体重300倍的重物。

跳蚤是跳高冠军，它一跳就是其体长的200倍 。这相当于人跳400m高
。

蝗虫是飞行能力最强的昆虫 ，它可以连续不停地飞行9个小时。

食量最大的天蛾幼虫
，它在出生一个月内可吃掉比其体重重80000倍的东西 。

一头桑蚕可纺出长达一公里多长的单条纤维
。

移动最快的昆虫是热带蟑螂，每秒钟可移动40～43倍体长的距离 ，相当于人每秒前进130m。

小蚋是翅振速率最快的昆虫
，每秒钟可拍打60000万次 。

反差最大的昆虫是产于非洲的一种凤蝶，美不胜收 ，但其臭无比
，而且有剧毒
。

天蛾是嗅觉归灵敏的昆虫，其雄蛾可以在十几公里以外嗅到雌蛾散发出的气味。虽然雌蛾释放的信息素只有0.0001mg 。

眼睛最多的昆虫是晴蜓 ，它的一只复眼由28000个单眼组成
。

最勤劳的昆虫是蜜蜂
，它一生不辞劳苦地到处寻觅花粉
、花蜜，直到死亡。

蜂巢中 ，由40g蜡筑出的蜜室可以承载2kg重蜂蜜 。

蜜蜂要采集2000朵花的花蜜才能生产出一茶匙的蜂蜜。

萤火虫是光能转换率最好的昆虫，它们可将90%的能量转换成光能
。我们平时用的灯泡能量转换率只有5.5%。

最小的昆虫是北美的一种小虫
，身长仅0.25mm，可直接穿过一个针眼 。

最大的昆虫是产于印度尼西亚的大竹节虫 ，其翼间宽33cm
，另一种印度大蚕蛾，翅展开宽度亦有30cm
。

外表形态最原始的昆虫是蟑螂 ，2.5亿年来它们几乎完全没变。

白蚁含有60%的蛋白质
，而牛排只含15%，所以以昆虫作食物的人越来越多 ，可以预料白蚁将是人类未来重要的蛋白质来源之一 。

最美丽的昆虫是鞘翅目中的一种花金龟
，其鞘翅上有金色、宝蓝 、烟黑
、柠檬黄、桃红和豆绿等色，还有发亮的紫色触角 ，而且极协调
。据说每只可售到五万美元。

种类最多的昆虫是鞘翅目昆虫
，科学家预计地球上可能有三百万种以上，而目前有记录的已近五十万种 ，几乎占已知动物总类的30%和昆虫种类的一半 。

从仿生学角度来看，被人类研究得最多的昆虫是苍蝇
，其眼 、足
、平衡棒、舐吸式口器 、免疫能力
、飞行技巧等诸多方面的仿生成果以应用到人类生活的许多方面
。

炮虫（步甲科屁步甲属）会自行喷出温度约100℃、由过氧化氢和氢醌混合腐蚀性气体来驱赶进犯者。它像枪一样地连续射20次，射程为5cm ，为其体长的4倍 。这种甲虫不会受热或腐蚀性气体的伤害
。

智商最高的昆虫是蜜蜂
，一美科学家在按1 、2、4
、8、16 、32……的规律往地上白方块上加糖，在其加完32正准备到64位方块时 ，那儿已经有许多蜜蜂在等候了
，该科学家沮丧地说：“也不知是我在拿它们做试验，还是它们在拿我在做试验！
”。这一发现证明了有些动物也有抽象思维能力 。

昆虫中最残酷且规模最大的战争发生在蚂蚁中 ，本人曾亲睹过这样一件事。在一近一平方米的范围内全是我们常见的蚂蚁
，它们在激战，死伤无数
。据说南美的蚁战规模还有大得多。这种战争场面不太容易看得到 。

-- 昆虫与仿生学

被称为“仿生苍蝇”的一种机器人可能会引起战场外科的一场革命
。它将是第一种在战场上那能被带领到负伤军人那里和给他们作紧急处理的机器人 ，在那里
，由外科医生操作太危险了。

以前的外科医生机器人局限性很大，因为它们依靠受伤的军人携带 。

“仿生苍蝇 ”找到伤员后 ，就展开它的马达驱动的手臂，执行外科手术
，由可能在数百英里远的医生来引导
。这种新的机器人是第一次使用两只手臂来进行遥控外科操作。

这种机器人将于本周稍后在海牙的国际医学仿真和教育会议上展示 。

远程外科医生用视频照相机, 3D视频图像，立体声和远程工具和力量反馈来控制机器人
。当外科医生移动工具 ，仿生苍蝇的手臂就进行模仿。当机器人碰到软组织
，外科医生就通过力量反馈感到有阻力 。

它已经被美国军医使用，作为训练帮助 ，并且在动物身上进行一些复杂的操作
。

-- 蜜 蜂

蜂有许多种。有些蜂生活在由12只左右的蜂组成的群体之中
，还有些则独居 。最具有社会性的是蜜蜂，在一个蜂巢内可以有多达8万只的蜜蜂。

蜂巢最具特色的地方在于蜂室 ，许多蜂室连在一起形成蜂房
。每个蜂室都呈六角形
，这是一种结构坚固的形状。与建造其他形状相比，它既省蜡又省力 。

一部分蜂室用来贮藏食物 ，即蜜蜂从花中采集来的那些花粉和花蜜
。花蜜会在蜂室中变成蜂蜜。所有的卵都是由蜂后产下的
，它在每个蜂室中产下一只卵 。接下来，这些卵将由雌性工蜂来照料
。

每个蜂室都是由蜜蜂体内分泌出的蜡制成的。蜜蜂会用嘴和前腿把蜡揉软以便加工 。

当一只工蜂在花间飞来飞去时 ，它会把采集到的花粉贮藏在后腿的花粉蓝中
。

一间蜂房有许多蜂室，其墙的厚度都是相同的。建造蜂房的工蜂会用它们的触角刺墙
，看究竟刺进去多少，以此来判断墙的厚度 。

-- 发现蚂蚁“吸血鬼
” 解开蚂蚁进化之谜

在马达加斯加发现了一种食肉蚁群落
。据科学家周二的介绍说 ，蚂蚁是这个世界上进化得最成功的昆虫物种
，而这次发现的食肉蚁对于解开蚂蚁进化之谜将起到非常重要的作用。

这种蚂蚁长相非常可怕，发现它的人给它取名为“Dracula”蚁 ，它们在饥饿时会吸取它们自己幼虫体内的汁液来补充营养
，这种行为被认为是蚂蚁与黄蜂之间在数百万年前进行的一种进化行为 。

来自美国加州科学院的布来恩-费舍(Brian Fisher)在马达加斯加首都安塔那那利弗(Antananarivo)郊外55英里处的一个烂树桩内发现了这些食肉蚂蚁。

在人类已经了解的昆虫种类中，蚂蚁虽然很弱小 ，但它们在地球上分布最广
，并且在数量上超过地球上任何种类的生物
。研究人员想知道到底是什因素使蚂蚁进化得如此成功。

马达加斯加，是非洲东南部海域的一个岛国 ，由于其相对与世隔绝的生态环境
，缺少新物种的竞争，部分较老或者可以说是“遗迹“物种在这里能够幸存下来 ，所以这个岛国已经被人们看成是一块富有生物信息的珍宝之地 。

“Dracula ”蚁是1993年首次在马达加斯加发现的，但这次费舍的发现是首次对这种蚂蚁生活群落的发现
。这将允许科学家们了解到更多的蚂蚁进化细节。费舍认为“Dracula
”蚁与早期的黄蜂之间有些必然联系 。

在这种蚂蚁群落中
，蚁后和工蚁在饥饿的时候，会到洞内的幼蚁室 ，在它们的幼虫身上打出一个洞
，吸取它们的体液，获取养料
。

费舍解释说 ，这就是为什么他会给这种蚂蚁起名为“Dracula”的原因
，“Dracula ”指的一种吸血鬼。他说：“我们认为这是一种非常残忍的自相残杀行为 。”

他认为，以后对于“Dracula
”蚁的研究可以使科学家们掌握更多蚂蚁行为的发展线索
。最终使科学家可以重新考虑他们对于蚂蚁进化过程的所有设想。“这些最初的发现告诉我们 ，目前人们对蚂蚁进化过程的设想是不准确的 。这次发现
，最重要的事情不是我们找到了一个新物种，而是它对于帮助我们解开生命进化之谜非常重要
。”

-- 从蝴蝶翅膀到防伪纸币

在一般人看来 ，蝴蝶翅膀与防伪纸币或防伪信用卡本是南其辕北其辙互不着边的两个事物
，根本没有什么联系，可是 ，只要你耐心读完这不到千字的小文，你就会明白这其中确有某些因缘
，而且，你还会看到仿生学这个学科的又一个妙用。请继续往下读！

所谓仿生学 ，它是研究如何模仿生物的结构和功能
，来制造设备或物件以造福人类的学科 。日前发表在英国《自然》杂志上的关于一种生活在印度尼西亚的蝴蝶翅膀的颜色的形成问题的报告，不仅向我们展示了大自然的奥妙 ，也为我们研制更新的
、坏人再也无法伪造的防伪纸币打开了一条仿生学的思路。

英国埃克塞特（Exeter）大学薄膜光子实验室的物理学家乌维西克（Vuvisic）和另外两名同事
，由于一个偶然的机遇，在几年前开始研究一种名叫大凤蝶的蝴蝶翅膀 ，这个蝴蝶的翅膀颜色本来是有黄有蓝
，但是在人眼里就成为闪闪发光的绿色
。他们用显微镜观察大凤蝶翅膀发现，蝴蝶翅膀上竟然布满了下凹的小坑 ，这些小坑太小
，尺寸只有大约万分之四厘米，小坑底是** ，而坑的斜坡是兰色的。乌维西克用如下方式来解释为什么在人看来大凤蝶的翅膀是绿色的：当光线照射到坑底时，它被反射而呈**
，而照射到小坑一个斜坡的光线也被反射，但此反射光线又入射到另一斜坡再被反射 ，此时
，由于小坑太小，人眼无法将从坑底反射的**光与周围两次反射的兰色光区分开来 ，从而感觉到的是绿色 。另外
，他们还发现，这两次反射也改变了光的极化方向 ，人眼无法区别这一改变
，但是蜜蜂等昆虫却能察觉
。要解释光的极化方向还真需要点专门知识，浅显但不太精确的解释就是光子在电磁场中振动的方向。

换了我们常人 ，发现这些奥妙
，大概也无非是击掌赞叹造化的神奇，此外就不在做什么了 。然而乌维西克等人却想到假币
。他们目前正在研究如何仿照大凤蝶翅膀的结构 ，在纸币或信用卡上也不满小坑，这样无论制造伪钞者将假币印制得在外表上多么与真币相似
，他们绝没有技术也在假币上布满分布和大小都与真币一样的小坑，只要用专门的光学设备发出极化光一照 ，看看反射光的极化方向
，就会真假立现，我们辛辛苦苦挣来的那点血汗钱也就再不会被骗子骗走了。你看 ，蝴蝶翅膀与防伪纸币有没有关系？

-- 蚕:未来理想的“昆虫工厂 ”

蚕
，原产地在中国，它产下的蚕丝是最好的天然纤维 ，用其生产出的丝绸为美化人类生活作出了不可磨灭的贡献 。随着生物技术的高度发展
，它有可能在21世纪成为生产高级医药品等有用物质的“昆虫工厂
”，为人类再立新功
。

日本农林省建在筑波科学城内的蚕丝和昆虫农业技术研究所 ，正在从事利用蚕建立“昆虫工厂”的研究。这里的科学家以家蚕为对象
，已基本上开发出“昆虫工厂 ”所必需的各种“设备
”和工艺，如生产有用物质的转基因蚕、自动化养蚕系统及冻结融解体液采取法等 。

例如 ，该所田村俊树领导的遗传工程研究室通过植入DNA（脱氧核糖核酸），把水母的绿色荧光蛋白质基因作为标记植入家蚕染色体中
，已成功培育出了发光蚕
。该成果意味着，如果把绿色荧光蛋白质基因置换为其它有用物质的基因 ，那么
，蚕将能够成为这种物质的“制造厂”。

作为生产高级医药品等的“昆虫工厂 ”，转基因蚕的饲养环境必须保持高度清洁 。为此 ，该所开发出了一套全自动饲料制造和供给系统。它由人工饲料制造装置 、多级循环型转基因蚕饲养装置和饲料供给装置等构成
。全部过程也都由电脑控制
，电脑可对室内的温度
、湿度和空气等进行自动调节。由于实现了无人化操作，外界的杂物、细菌和病毒等都不会进入室内 。这套自动化系统可饲养2万条蚕 ，“昆虫工厂
”的生产规模相当可观
。

与大肠杆菌 、蚂蚁等相比
，家蚕体积相对庞大。但它毕竟是一种昆虫，一只蚕所能生产的有用物质是极少量的 。怎样高效地从转基因蚕体内把有用物质提取出来 ，也成为 “昆虫工厂”技术开发的课题之一
。科学家宫泽光博利用冻结的幼虫（主要是鳞翅目昆虫）溶解后体积收缩的现象
，开发成功了“冻结溶解体液采取法 ”。该方法是把处于麻醉状态的转基因蚕放在浓度为70％的乙醇里，在零下30摄氏度下加以冻结 。在这种状态下把蚕的腹脚切除 ，然后移至置有防黑色素化剂的缓冲液中进行融解，有用体液就会由于融解过程中产生的收缩而从被切除腹脚的地方直接流出
。这一方法优点是不需专用设备
，也不要繁杂的程序，而且冷冻能把所产的有用物质长期保存在蚕体内。这位科学家曾用该方法从500条蚕体内抽取了370毫升的体液 ，效率颇高 。他的这个液体采集法已申请了国际专利
。

该所负责人
、农学博士北村实彬告诉记者
，“利用昆虫功能
”是该所的主要研究领域之一，各科室正在对大约50种昆虫 ，如蜻蜓、蚂蚁 、蝗虫
、椿象、蜜蜂 、白薯天蛾、独角仙
、美洲大蠊和斜纹夜蛾等进行研究
，目的是利用它们特有的组织结构与脑神经系统、生殖功能和运动功能等制造新材料（如氨基酸分离膜 、人工皮肤
、抗血凝材料、骨结合材料 、抗菌性蛋白质
、抗血栓药物、免疫活性物质等）和发展仿生技术（如制造生物传感器 、生物芯片
、微型机械以及害虫、家畜 、渔类的行为控制技术等）。使用蚕建立“昆虫工厂”，是其中的重点之一 。

北村认为 ，蚕非常适合用做 “昆虫工厂 ”。理由是蚕体格较大
，并有大量制造蛋白质的器官——绢丝腺
。迄今，科学家们已从生理学
、生化学和遗传学等各个角度对蚕进行了研究 ，因此技术开发比较容易。另外
，家蚕不会飞，容易进行隔离和管理 ，安全性高 。到目前为止，世界上还没有应用转基因技术对蚕进行技术改造和利用的先例
，日本科学家的研究是开创性的
。 鱼鳃=水下呼吸机=水藤（诺莫瑞根 水元素出）

鸟翅膀=滑翔机=降落伞披风（工程学图纸）

猎豹加速能力=涡轮压缩机=地精火箭靴（工程学图纸）

海洋生物手抄报

（19～20世纪50年代）

这个时期，世界性的海洋考察活动日益增多 ，海洋学领域的研究在深度和广度上都获得较大发展
，并独立成为一门学科。这个时期可以分为两个大的发展阶段：“挑战者”号阶段和“流星
”号阶段 。

“挑战者”号阶段通常称为“挑战者 ”号时代，包括整个19世纪
。此时海洋科学考察从个体单项发展为综合性的 ，海洋学开始逐渐形成。这个阶段最重要的事件是英国“挑战者
”号考察
，此外还有“前进”号北极海探险等 。 从19世纪初到1872年
。这时的考察已不同于第一个时期的航海探险，明确以海洋科学考察为主 ，但往往以个体单学科的考察为主。较为重要的考察和成果如下：

① 1831～1836年英国“贝格尔 ”号环球探险 。它历时5年
，经历了大西洋、印度洋和太平洋
。英国科学家 、生物进化论者C.R.达尔文参加了这次考察。根据这次考察所得的资料，达尔文解释了珊瑚礁的成因 ，提出了有关海底运动的论述
，并于1859年出版了《物种起源》 。这次考察所获得的资料，由“贝格尔
”号船长F.罗伊和达尔文整理编纂成《“贝格尔”号航海报告》（4卷）。

② 1839～1843年英国J.C.罗斯的南极海域探险
。罗斯在南纬27°16′、西经17°29′海域测得2425英寻（约4438米）的深度 ，创造了当时深海测深的记录。同时，罗斯在南极海域的深海生物取样中
，发现了与J.罗斯数年前在北大西洋发现的同样的海底生物，从而提出了整个大洋的底层水具有相同特性的结论 。J.C.罗斯还发现了南磁极
。

③ 1842～1847年 ，美国海军上尉M.F.莫里系统地研究了大洋的风和海流
，并根据这些记录绘制成海图。于1855年出版了《海洋自然地理学》，为人们提供了第一部海洋学经典著作 。于1854年出版了第一幅北大西洋海盆的水深图 ，为铺设大西洋海底电缆提供了科学依据
。

④ 英国海洋生物学创始人E.福布斯对西欧
、南欧、北非等海域的生物进行了多次考察和研究。他按照不同的深度将爱琴海分成8个带
，第一次提出海洋生物分布的分带概念；认为深度越大，生物越少 ，550米以下为无生物带 。1836年
，C.G.爱伦贝格发现欧洲大陆的许多岩石中都含有硅藻 、海绵和放射虫等海洋生物残骸，认为生物大量沉积海底是形成这些沉积岩的原因 ，指出这样的沉积物现在还在形成
。1860年“斗犬 ”号(Bulldog)在从地中海2200米深处打捞上来的电缆上
，发现附有大量珊瑚类生物和软体动物。这一发现打破了福布斯关于海中550米以下是无生物带的结论 。1868年，英国“闪电
”号(Lightening)在设得兰群岛和法罗群岛之间海域1100米深处采集了大量的生物
。1869～1870年 ，英国“豪猪”号 (Porcupine)在爱尔兰西部
、比斯开湾和法罗水道一带1800～4464米深水处取样16次，每次取样都获得相当多的生物
，尤其是采到了被认为是白垩纪以后已经绝种的海胆。1872年C.W.汤姆孙根据“闪电 ”和“豪猪
”号的考察结果，撰写了当时权威的海洋学著作《深海》 。

⑤ 19世纪50年代以后 ，铺设海底电缆的工作促进了海洋测深的调查。1856年
，铺设海底电缆专用调查船“阿尔奇克”号在北美东岸和爱尔兰西岸之间进行了测深，确认了北大西洋中央海脊的存在 ，并建议沿这条海脊铺设海底电缆
。1857年“独眼巨人 ”号、1858和1860年“戈尔岗”号 、“斗犬
”号先后在北大西洋进行了测深调查。 在英国皇家学会的支持下
，C.W.汤姆孙率领“挑战者”号于1872年 12月启航，至1876年5月返航 ，三年半的时间
，共航行12万多公里 。在太平洋
、大西洋、印度洋和南极海数百个站位进行了测深 、测温
、采水、取样 、拖网等，采集到大量海洋生物标本
、底质标本以及海水样品
。这次航海采集到很多深海珍奇动物标本 ，包括夏威夷群岛北方海域5500米以下的动物
，测得太平洋马里亚纳海沟的深度数据(8180米)。　“挑战者 ”号考察不但开创了海洋综合调查的时代，而且获得了十分丰富的海洋资料 。几十位科学家潜心研究了20多年才完成考察报告的编写 ，共计50卷、29500多页，为海洋学的建立奠定了坚实的基础
。在海洋生物方面
，发现4400多个新种，提供了从表层到海底的海洋动物学知识。在海洋地质方面 ，重要成果是发现了深海软泥和红粘土
，并采集到了锰结核 。在海洋物理方面，除了调查海流和气象外 ，主要成就有：①根据地磁测定的结果
，掌握了航海罗盘仪的偏差；②绘制了等深线图；③发现180多米以下的水温受季节影响不大，温度变化极小；④认为大洋底的水温在大范围内基本相同 ，但在不同的海区也显示出特定的值；⑤确定了岛屿和险岩准确的位置
。在海水化学方面
，W.迪特马尔对海水进行了全面的 、完整的分析，从理论上证实了J.G.福希哈默尔于1865年提出的不论海水中含盐量的绝对值大小如何 ，其各种主要化学成分之间的相对含量是恒定的原理。在挑战者
”号进行观测以前
，一般都认为深海海水比重很大，投入海里的重物不会沉入海底 。“挑战者”号考察否定了这一论点
。

“挑战者 ”号考察激起了各国海洋考察的热潮 ，德国“羚羊
”号(1874～1876)、俄国“勇士”号(1886～1889)进行了环球考察，奥地利“极地 ”号(1890～1898)在红海和地中海考察
，美国“布莱克
”号在加勒比海考察（1877～1886），但其中最为著名的是挪威海洋学家F.南森的北极海探险。 1925～1927年 ，德国流星”号(Meteor)考察船对南大西洋进行了历时两年零三个月的调查
，这是继英国“挑战者 ”号之后的又一次划时代的科学考察 。这次考察以海洋物理学为主，采用了各种电子技术和近代科学方法 ，以观测精确著称。它首次应用电子回声测深仪
，获得了7万个以上的海洋深度数据；首次清晰地揭示了大洋底部起伏不平的轮廓；揭示了海洋环流和大洋热量
、水量平衡的基本概况
。出版了16卷考察报告，包括海底、海洋物理 、海洋化学
、海洋生物、海洋气象 ，以及内波观测等内容。

1929～1935年和1937～1938年
，“流星
”号还分别在冰岛海域和东北大西洋进行了调查，弄清了极峰带的复杂海况 。通过几个国家反复的同步调查 ，清楚地绘制出墨西哥湾流的续流
。 为了进一步研究深海生物
，丹麦“铠甲虾”号(Galathea)调查船于1950年10月至1952年9月，周航世界进行海洋调查。考察队在海底取样时 ，使用了12000米长的钢丝绳，从大于10000米深的菲律宾海沟的底质中
，采集到大量的活体微生物 。1951年 7月，在10190米深的海底石块上和附近海域采集到白色海葵 、美丽的红虾
、发光鱼、水母 、沙蚕类动物等 ，证实在1万米的深处也栖息着生物；从3400～7200米的深海采集到大量乌黑的鱼
、青白的海星、海参 、虾
、长腿蟹等珍贵生物
，还采集到被人们认为早已绝种的活化石 ”新蝶贝(Neopilina)
。根据采集到的样品，他们发现生活在大于7000米深的超深海动物 ，与来自于2000～3000米深的海域和大陆坡的动物种不同
，能够适应巨大的水压。在这次考察中，还首次采用14C法测定海洋生物初级生产力 ，并测量了深海地磁 。　苏联“勇士”号太平洋考察　1949～1958年
，“勇士
”号（Витязь）主要在太平洋考察
。“勇士”号在考察中进行了测深，更正了远东近海和太平洋水深图 ，还发现了一些断裂带、海底山脉 、海山等。在马里亚纳海沟发现了世界最深的查林杰海渊为11034米；在千岛-勘察加海沟发现了深海渊（10382米）；在考察中取得了40米长的海底柱状样品
，分析研究了长达1000万年的地质史；发现了深层水在不断流动，并在1000～3000米的深度上测量到速度高达30厘米/秒的强大层流；弄清了深海水强烈的垂直混合和数公里规模的浮游生物的垂直移动 。调查结果表明 ，在1万米以深的最深海沟处，也有许多种生物存在
。1959年以后
，“勇士 ”号还在印度洋从事考察。　其他考察　在这个阶段还有美国卡内基
”号、“鹦鹉螺”号
、“贝尔德 ”号、“地平线
”号，挪威“莫德”号 ，德国“高斯 ”号
，丹麦“丹纳-Ⅰ
”和“丹纳-Ⅱ”号，法国“法兰西人 ”号和“帕斯
”号 ，英国“发现-Ⅰ”和“发现-Ⅱ ”号 、“斯科列斯比”号
、 “挑战者-8
”号
，苏联“西比利亚科夫”号和“谢多夫 ”号破冰船、“罗蒙诺索夫
”号 、“鄂毕”号等，从事海洋考察活动 。　主要成果在海洋考察的基础上 ，海洋学研究和理论取得了很多成果。例如
，摩纳哥阿尔贝大公一世的《大洋水深图》（1904），V.W.埃克曼的风海流理论(1905) ，A.L.韦格纳的“大陆漂移说 ”(1912),A.霍姆斯的“地幔对流说
”(1929) 
，W.M.尤因首次进行海洋地震测量(1935)，S.埃克曼发表《海洋动物地理学》(1935) ，J.P.雅科布森和M.H.C.克努曾提出海水氯度新定义(1937)，H.H.赫斯发现海底平顶山(1946)
，C.E.佐贝尔出版《海洋微生物学》(1946)，H.U.斯韦尔德鲁普的大洋环流理论(1947) ，H.M.施托梅尔的“西部边界流理论”(1948)
，F.P.谢泼德的《海底地质学》(1948)，W.H.蒙克的“大洋漂流理论 ”(1950)等
。其中斯韦尔德鲁普等人撰写的巨著《海洋》(1942)对这阶段的成果作了较全面
、深刻的概括。

海洋生物手抄报

海洋生物是指海洋里的各种生物 ，包括海洋动物、海洋植物 、微生物及病毒等
，其中海洋动物包括无脊椎动物和脊椎动物 。无脊椎动物包括各种螺类和贝类
。有脊椎动物包括各种鱼类和大型海洋动物，如鲸鱼 ，鲨鱼等。

海洋生物富含易于消化的蛋白质和氨基酸．食物蛋白的营养价值主要取决于氨基酸的组成,海洋中鱼,贝,虾,蟹等生物蛋白质含量丰富,富含人体所必需的9种氨基酸,尤其是赖氨酸含量更比植物性食物高出许多,且易于被人体吸收 。

经过几十年来海洋科技工作者的调查研究
，已在我国管辖海域记录到了20278 种海洋生物
。这些海洋生物隶属于5个生物界
、44个生物门。其中动物界的种类最多（12794种），原核生物界最少（229种） 。我国的海洋生物种类约占全世界海洋生物总种数的10%
。我国海域的海洋生物 ，按照分布情况大致可以分为水域海洋生物和滩涂海洋生物两大类。在水域海洋生物中
，鱼类、头足类（例如我们常吃的乌贼，也叫墨鱼）和虾 、蟹类是最主要的海洋生物 。其中以鱼类的品种最多 ，数量最大，构成了水域海洋生物的主体
。水域海洋生物种数的分布趋势是南多北少
，即南海的种类较多，而黄海
、渤海的种类较少。物种约占世界物种总数的10% ，数量占50% 。

根据最新的调查资料
，分布在我国滩涂上的海洋生物种类共有1580多种。其中以软体动物（也就是平常我们所说的贝类）最多，有513种 ，其次是海藻358种
，甲壳类（主要是平常我们所说的虾、蟹）308种，其他类群种类很少
。我国沿海滩涂生物的种数与海域生物一样 ，也是自北向南逐渐增多。

全世界的科学家目前正在进行一项空前的合作计划
，为所有的海洋生物进行鉴定和编写名录 。海洋里到底有多少种生物？一项综合全球海域数据的调查报告出炉了
。目前已经登录的海洋鱼类有15304种，最终预计海洋鱼类大约有2万种。而目前已知的海洋生物有21万种 ，预计实际的数量则在这个数字的10倍以上
，即210万种 。

科学家目前正在进行的这个计划叫做海洋生物普查，预计要花上10年时间 ，至少需要花10亿美元的经费，共有来自53个国家的300多位科学家参与到这个史无前例的合作计划中来
，让世界上每一个角落的海洋科学家可以一起合作
。从2000年开始，平均每星期就有3个新的海洋物种被发现。根据这个研究计划的估计 ，大约还有5000种海洋鱼类以及成千上万种其他各式各样的海洋生物还没被发现 。

关于“海洋动物研究报告制作过程
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