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1、海洋与人类生活的关系海洋生物仿生学n n仿生学是一门年轻的科学。它的历史只有短短的仿生学是一门年轻的科学。它的历史只有短短的3636年，但年，但是，她已展示出了强大的生命力，做出了许多很有价值的是，她已展示出了强大的生命力，做出了许多很有价值的贡献。可以预测，随着人类科学技术的发展，她的前途将贡献。可以预测，随着人类科学技术的发展，她的前途将是无量的。是无量的。n n生物的进化已有生物的进化已有3535亿年以上的历史。海洋是地球上生命的亿年以上的历史。海洋是地球上生命的摇篮，广阔而又深远的海洋，包括海洋生物在内，更有着摇篮，广阔而又深远的海洋，包括海洋生物在内，更有着无穷的奥秘等待着人类去揭示
2、。向海洋进军是我们今天十无穷的奥秘等待着人类去揭示。向海洋进军是我们今天十分迫切的任务，海洋仿生学的研究，将为人类向海洋进军分迫切的任务，海洋仿生学的研究，将为人类向海洋进军提供新的途径，为海洋研究提供新的方法，为人类开发利提供新的途径，为海洋研究提供新的方法，为人类开发利用海洋提供新的工具。用海洋提供新的工具。海蜇“水母耳”仪器n n海蜇海蜇,早在早在5 5亿多年前就漂浮在海洋里亿多年前就漂浮在海洋里,是一种极古老的腔肠动物是一种极古老的腔肠动物,还是预报风暴最早、还是预报风暴最早、最准确的最准确的“顺风耳顺风耳”。因为它的。因为它的“耳朵耳朵”(细柄上的小球细柄上的小球)中有小小的听石中有
3、小小的听石,风暴产生时风暴产生时发出的次声波发出的次声波(由空气和波浪摩擦而严生由空气和波浪摩擦而严生,频率为频率为8 8赫兹赫兹-13-13赫兹赫兹,传播比风暴、波浪的速传播比风暴、波浪的速度快度快)冲击小小听石冲击小小听石“球球”壁的神经感受器壁的神经感受器,于是海蛰就稳约听到了即将来临的风暴的于是海蛰就稳约听到了即将来临的风暴的隆隆声隆隆声,便警惕地离岸游向大海避灾。便警惕地离岸游向大海避灾。n n人们模拟海蛰感受次声波的器官人们模拟海蛰感受次声波的器官,设计成功精确的设计成功精确的“水母耳水母耳”仪器。它由喇叭、接受次仪器。它由喇叭、接受次声波的共振器和把这种振动转变为电脉冲的转换器以
4、及指示器组成。将这种仪器安装声波的共振器和把这种振动转变为电脉冲的转换器以及指示器组成。将这种仪器安装在船的前甲板上在船的前甲板上,喇叭做喇叭做360360旋转。当它接收到旋转。当它接收到8 8赫兹赫兹-13-13赫兹的次声波时赫兹的次声波时,旋转自动停旋转自动停止止,喇叭所指示的方向喇叭所指示的方向,就是风暴将要来临的方向。指示器还可以告诉人们风暴的强度。就是风暴将要来临的方向。指示器还可以告诉人们风暴的强度。这种仪器这种仪器,可提前可提前1515小时左右预报风暴。小时左右预报风暴。海洋节肢动物鲎n n鲎鲎,早在早在4 4亿多年前出现于地球上亿多年前出现于地球上,是老资是老资格的海洋节肢动物
5、。但它进化不大格的海洋节肢动物。但它进化不大,眼睛眼睛却很奇特却很奇特-有有4 4只。前面的两只小眼直只。前面的两只小眼直径只有径只有0.50.5毫米左右毫米左右,都有晶状体和视网都有晶状体和视网膜；视网膜中有膜；视网膜中有5050个个-80-80个感光细胞个感光细胞,对对近紫外辐射最敏感近紫外辐射最敏感,但刺激停止后但刺激停止后,小眼小眼反应即降为零。反应即降为零。n n对鲎行为影响最大的是两侧的复眼。受对鲎行为影响最大的是两侧的复眼。受光束照射后光束照射后,复眼产生脉冲。一只眼受光复眼产生脉冲。一只眼受光束照射束照射,一只眼产主脉冲；两只眼同时受一只眼产主脉冲；两只眼同时受光束照射光束照射
6、,两只眼同时产生脉冲两只眼同时产生脉冲,但比光但比光束照射一只眼时产生的脉冲的频率略低束照射一只眼时产生的脉冲的频率略低些。人类受其启示些。人类受其启示,研制成功一种电子模研制成功一种电子模拟装置拟装置,能解能解1010个元素构成的网络方程个元素构成的网络方程,应用这个原理制成的电视摄影机应用这个原理制成的电视摄影机,能在激能在激光下提供清晰度较高的电视影象。光下提供清晰度较高的电视影象。聪明的海豚n n海豚海豚 （英文：（英文：dolphindolphin）n n海豚科海豚科DelphinidaeDelphinidae：是：是鲸目鲸目中种中种类最多也是人们最熟悉的一科，其类最多也是人们最熟悉
7、的一科，其成员的体型和习性有一定的差异，成员的体型和习性有一定的差异，可以分成几个不同的可以分成几个不同的亚科亚科，也有人，也有人分出不同的科。海豚科成员多数体分出不同的科。海豚科成员多数体型较小，包括体型最小的型较小，包括体型最小的鲸鲸类，以类，以鱼鱼或或软体动物软体动物为食，也有些体型较为食，也有些体型较大，可以捕食其它海兽。海豚科从大，可以捕食其它海兽。海豚科从外形上可以区分称长喙、短喙和无外形上可以区分称长喙、短喙和无喙的，背上多数有喙的，背上多数有背鳍背鳍，也有少数，也有少数无背鳍。海豚科成员以在热带沿海无背鳍。海豚科成员以在热带沿海最为丰富，但是其它各海域也能见最为丰富，但是其它各
8、海域也能见到，有些则可深入河流中。海豚科到，有些则可深入河流中。海豚科中最著名的成员当属中最著名的成员当属宽吻海豚宽吻海豚TursiopsTursiops truncatustruncatus，即常在海洋，即常在海洋馆进行表演的馆进行表演的海豚海豚。海豚的生活习性n n海豚属于海豚属于哺乳纲哺乳纲、鲸目鲸目、齿鲸亚目齿鲸亚目，海海豚科豚科，通称海豚，是，通称海豚，是体型体型较小的鲸类，较小的鲸类，共有近共有近6262种，分布于世界各大洋。体长种，分布于世界各大洋。体长1.21.24.24.2米，体重米，体重2323225225千克。海豚千克。海豚嘴部一般是尖的，上下颌各有约嘴部一般是尖的，上下
9、颌各有约101101颗尖颗尖细的牙齿，主要以小细的牙齿，主要以小鱼鱼、乌贼乌贼、虾虾、蟹蟹为食。为食。海豚喜欢过海豚喜欢过“集体集体”生活，少则生活，少则几条，多则几百条。海豚是一种本领超几条，多则几百条。海豚是一种本领超群、聪明群、聪明伶俐伶俐的海中的海中哺乳动物哺乳动物。经过训。经过训练，就能打练，就能打乒乓球乒乓球、跳火圈等。除人以、跳火圈等。除人以外，海豚的外，海豚的大脑大脑是动物中最发达的。是动物中最发达的。n n海豚是在水面换气的海洋动物，每一次海豚是在水面换气的海洋动物，每一次换气可在水下维持二三十分钟，当人们换气可在水下维持二三十分钟，当人们在海上看到海豚从水面上跃出时，这是在
10、海上看到海豚从水面上跃出时，这是海豚在换气。同时，海豚的栖息地多为海豚在换气。同时，海豚的栖息地多为浅海，很少游入深海。它们会在不同的浅海，很少游入深海。它们会在不同的地方进行不同的活动，休息或游玩时，地方进行不同的活动，休息或游玩时，会聚集在靠近沙滩的海湾，捕食时则出会聚集在靠近沙滩的海湾，捕食时则出现在浅水及多岩石的地方。现在浅水及多岩石的地方。潜艇与海豚潜艇与海豚 n n海豚的游泳速度每小时可达一海豚的游泳速度每小时可达一百多千米，轻而易举地超过现百多千米，轻而易举地超过现代潜艇的航速，海豚游泳快的代潜艇的航速，海豚游泳快的秘密在哪里秘密在哪里?仿生学家解剖了海仿生学家解剖了海豚，发现其
11、皮肤的特殊构造是豚，发现其皮肤的特殊构造是游得快的主要原因。海豚的皮游得快的主要原因。海豚的皮肤外面的表皮薄而富有弹性，肤外面的表皮薄而富有弹性，里面的真皮像海绵一样有许多里面的真皮像海绵一样有许多突起，突起之间充满了液体。突起，突起之间充满了液体。这种皮肤能吸收和消除阻碍前这种皮肤能吸收和消除阻碍前进的水流漩涡，使水流从它表进的水流漩涡，使水流从它表面顺利通过，因而游得快。仿面顺利通过，因而游得快。仿生学家模仿海豚的皮肤，用富生学家模仿海豚的皮肤，用富有弹性的有机材料制成一种多有弹性的有机材料制成一种多层的潜艇外壳，潜艇穿上这层层的潜艇外壳，潜艇穿上这层人造人造“皮肤皮肤”，航行时阻力可，航
12、行时阻力可减少一半，航速提高了减少一半，航速提高了1 1倍。倍。海豚的超声作用n n中国生物医学工程学会医学超声工程分会委中国生物医学工程学会医学超声工程分会委员、中国科学院声学研究所研究员牛凤岐则员、中国科学院声学研究所研究员牛凤岐则认为：认为：“海豚超声波能激活大脑的说法还没海豚超声波能激活大脑的说法还没有得到科学认证，这种说法近似于有得到科学认证，这种说法近似于 玄学玄学。”n n他指出超声波在医学上可用于超声诊断他指出超声波在医学上可用于超声诊断和超声治疗。超声诊断有物理学原理的支撑和超声治疗。超声诊断有物理学原理的支撑和实践的反复证明。超声治疗中的理疗和超和实践的反复证明。超声治疗中
13、的理疗和超声刀等方面在原理和实践上已得到普遍认可，声刀等方面在原理和实践上已得到普遍认可，但是将超声用于自闭症治疗现在只算是一种但是将超声用于自闭症治疗现在只算是一种空想。因为大脑思考层面的实验是很难进行空想。因为大脑思考层面的实验是很难进行的。现在对大脑的思考过程中的脑电波、脑的。现在对大脑的思考过程中的脑电波、脑电流的研究处在很初级的阶段，超声波能激电流的研究处在很初级的阶段，超声波能激活大脑的说法在理论层面上就缺乏文献佐证。活大脑的说法在理论层面上就缺乏文献佐证。n n即使海豚疗法对自闭症患儿的康复有一定的即使海豚疗法对自闭症患儿的康复有一定的作用，牛凤岐认为这也不能说明就是超声波作用，
14、牛凤岐认为这也不能说明就是超声波在发挥作用。实验证明，在有些情况下的超在发挥作用。实验证明，在有些情况下的超声波理疗，其实是心理暗示在起作用。总之，声波理疗，其实是心理暗示在起作用。总之，超声波能激活大脑的说法尚待证实。超声波能激活大脑的说法尚待证实。我们的创想：我们的创想：n n我们可以用动物们来做一个我们可以用动物们来做一个“军事军事勘察器勘察器”,而用他们分成而用他们分成3 3类类:第一第一类类:“:“陆地勘察器陆地勘察器陆地勘察器陆地勘察器”:它是由蛇的身它是由蛇的身体做成的特殊机器体做成的特殊机器,因为蛇的身体因为蛇的身体小小,行走速度又快行走速度又快,非常敏捷非常敏捷,不易不易被发
15、现被发现,用来勘视敌方是一个非常用来勘视敌方是一个非常好的选择好的选择;n n第二类第二类:“:“水底勘察器水底勘察器水底勘察器水底勘察器”:海豚身体海豚身体为为“流线形流线形”,游泳就当然是他的游泳就当然是他的强项强项,就算被敌方发现都可以用他就算被敌方发现都可以用他那敏捷的速度避开那敏捷的速度避开,他还可以救出他还可以救出落水的军人们呢落水的军人们呢;n n第三类第三类:“:“空中勘察器空中勘察器空中勘察器空中勘察器”:前面讲了前面讲了两种不容易发现的的地形两种不容易发现的的地形,但是空但是空中很容易被人发现中很容易被人发现,但也许你们想但也许你们想也没想到也没想到,我是使用蚊子的体形我是
16、使用蚊子的体形,因因为蚊子特别得小为蚊子特别得小,它也不仅只有勘它也不仅只有勘察察,它那吸人血的嘴还可以放麻醉它那吸人血的嘴还可以放麻醉毒毒,让敌方暂时晕倒呢让敌方暂时晕倒呢.展望未来n n目前，仿生学已越来越受到加倍重视。目前，仿生学已越来越受到加倍重视。2121世纪将是生物科学成果倍出世纪将是生物科学成果倍出的世纪，将是生物科学与其他科学技术密切融合、相互渗透和促进的的世纪，将是生物科学与其他科学技术密切融合、相互渗透和促进的时代。在生物科学方面，还远远没有深入到它的本质中去，还有大量时代。在生物科学方面，还远远没有深入到它的本质中去，还有大量的谜底等待着人们去揭示。的谜底等待着人们去揭示
17、。n n不论是从人类已有的自然科学历史及其已有的成果来看，还是从自然不论是从人类已有的自然科学历史及其已有的成果来看，还是从自然科学发展应用趋势上来看，生物科学与技术科学的结合是不可避免的。科学发展应用趋势上来看，生物科学与技术科学的结合是不可避免的。它不仅能促进生命科学的发展，而且还给科学技术的发展提供一把万它不仅能促进生命科学的发展，而且还给科学技术的发展提供一把万能的钥匙，使生物的种种奥妙无穷的机能成为人类科学技术的宝库。能的钥匙，使生物的种种奥妙无穷的机能成为人类科学技术的宝库。在这方面，仿生学，特别是海洋仿生学将扮演一个十分重要的角色。在这方面，仿生学，特别是海洋仿生学将扮演一个十分重要的角色。n n我们相信，在不久的将来，海洋仿生学一定会开出更加令人欣喜、更我们相信，在不久的将来，海洋仿生学一定会开出更加令人欣喜、更加令人向往的奇花，放射出更加绚烂夺目的光彩加令人向往的奇花，放射出更加绚烂夺目的光彩.