昆虫复眼的仿生运用

**大学本科学生课堂论文

昆虫复眼的仿生运用

学生：

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专业：生物工程

**大学生物工程学院

二O一四年六月

摘要

复眼是昆虫最重要的视觉器官，由多个小眼组成，其在形态学、解剖学、生理学及光学等方面与其它无脊椎动物和脊椎动物的眼睛有着显著的差异，从而使节肢动物具有其它动物所不及的视觉特性，因此, 复眼的独特性使它很早就受到人们的广泛关注, 随着科学技术的进步，学者们利用电镜从形态学与解剖学角度对复眼的结构进行了研究,还从生理学及光学方面探讨了复眼成像的原理及其功能, 利用分子技术、遗传技术等对复眼的发生及其功能从本质上进行研究。本文将从结构、人工仿生及应用等方面对昆虫复眼的研究近况进行了综述,并展望了其发展趋势。

关键词:生物光学;昆虫复眼;人工仿生

1.昆虫复眼的基本结构

昆虫的复眼是昆虫最重要的光感受器，复眼是由一个个独立的小眼构成，每个小眼主要是由角膜、晶锥、感杆束、色素细胞、基膜等组成。角膜和晶锥构成了复眼的屈光器，主要是起到透光、保护感受器和屈光的作用。感杆束和色素细胞可以随着光强的变化而变化，起到调节光量的作用，同时还起到视觉定向功能的作用。基膜是连接小眼和视神经的部分，起到了增加视神经感受性和支撑小眼的作用。在昆虫的各种感受器中，光感受器无疑是最重要的。尤其对于快速飞行的昆虫来说，复眼是快速获得信息的中心。

角膜作为复眼的最外层主要是起到保护感受器的作用。角膜的透光度极高，烟草天蛾对400-650nm的光透过率可达90%，近紫外区的光线几乎完全可以透过，而远紫外区的则不能，起到保护的作用。大部分的昆虫的晶锥都形成晶束，这些晶束的直径可以决定能否把物象传递给感杆束，还可以起到光导管的作用。色素细胞主要是包围着感杆和晶锥，吸收、分散到达每个小眼的光线，通过色素细胞的移动来调节到达视杆的光量，适应环境中光的强度，可能起到脊椎动物的虹膜作用。感杆束和色素细胞很好的起到了调节光强，使复眼适应不同光强度变化的作用。

昆虫复眼对光强的适应能力和范围都是很大的。首先是光通过屈光器进入到感杆束，为了调节适应的光强，色素细胞开始移动，或横向或纵向，有的感杆束也可以进行上下伸缩移动，这样完成了类似于人类的瞳孔调节机制。不同类型的昆虫复眼在进行光适应时也具有一定的区别。比如蜜蜂有3种视锥细胞，分别拥有峰值在530 nm 的绿色光感受器，460 nm 的蓝色光感受器，360 nm 的紫外光感受器，可识别绿、蓝、紫 3 种颜色光的波长而不能识别红色，但其对有优质蜜的红花却是很乐意去采，原因是他们利用了亮度差（非色差对比），从而找到了红花。此外，蜜蜂还可以识别紫外线，也就是说蜜蜂所看到的世界与人类所看到的世界是不一样：我们所看到的世界只是红、绿、蓝三原色的叠加，而蜜蜂所看到的则是具备第四位色彩的世界。美国 Cornell大学的研究人员也已发现蜜蜂对于花中心部位（富含类固醇）放射出的紫外线格外敏感，这使得蜜蜂能够准确无误地落在任何一种颜色的花上[2]。

2.人工复眼的基本模型

根据复眼结构，人们用将多个小透镜阵列排列的方法进行模拟，制造出人工复眼，而大多数人工复眼只能模拟简单的并列复眼。人工复眼作为一种多孔径的光学成像系统，可以完成单孔径系统无法完成的工作，当前人工复眼主要集中在以下几个方面。

2.1摄像系统：在蝇类复眼启示下，研发出一种能够同时拍摄上千张清

晰图片的照相机，提高了大范围采集图像信息的效率，应用于军事、航空、医学等领域。在印刷术中，人工复眼可实现非接触式平板印刷，使其具有更大的聚焦深度、更长的工作距离和更大的印刷面积。[3]

2.2机器人视觉系统：人工复眼光学系统在智能机器人视觉系统中得到了广泛的应用。由于复眼系统具有体积小,重量轻,视场大等优点使其有利于减少承载它的系统所需的能量，也有利于减少系统的体积,同时可以在360°视场范围内监控目标。系统通过对人工复眼探测器所收集到的外界信息进行处理,可以实现对目标的识别、跟踪、测速。通过实验，可以使智能机器人“自己”躲避开周围的障碍物。

2.3导弹导引系统：人工复眼系统还应用到了导弹的导引装置中。昆虫可以利用复眼以及后面的神经系统快速、准确地处理视觉信息，实时的计算出前面目标的方位及速度，同时发出指令，控制并校正自己的飞行方向和速度，以便跟踪和截获目标。模仿复眼的功能,利用两个调制盘与一个成像探测器,构造一个在导弹导引头上的多模导引的应用,使导弹能够获得目标的三维空间位置信息。再加之复眼系统大视场的特点，使人工复眼系统在导弹的导引装置中有很高的应用价值，在国内外军事领域都得到了广泛的重视。

2.4定位系统:利用复眼系统的特点，NASA还研制了一种复眼型GPS姿态传感器，它由六个天线组成，可以从多个方向分别收集到不同的GPS卫星的信号，通过数据处理，可以准确的进行位置及其姿态的定位。目前研究发现，蜜蜂、

蚂蚁以及一些迁徙性蝴蝶复眼的背边缘区小眼中的感光细胞分子对偏振光非

常敏感，因而有着良好的定向功能，根据此原理制成了偏振定向仪，广泛应用于航空和航海领域[4]。

此外，某些昆虫（如象鼻虫）的复眼构造精巧，运动知觉能力强，能够看清楚快速运动的物体，人们根据这类复眼结构的特点，研制出了从空中相对地面的地速度仪，借以指示飞行物的飞行速度。

3.人工复眼仿生的预期

3.1随着微光学技术提高，人工复眼越来越接近自然复眼，使机械运作更加智能化。更高质量的复眼安装到探测器、传感器上后，利用复眼的角膜是一个多透镜的阵列,整个复眼就是由每个小眼组成的一个大视野的成像视觉系统,大

约180°,有的接近360°的特性。我们可以开发出了多种不同用途探测系统，用于对运动目标的快速监测和全景图的制作。

3．2利用有的昆虫的复眼具有对强光的反射作用，制作降低强光对人眼刺激的眼镜。

3.3利用蜜蜂复眼对色彩的特殊感受能力的原理，制作用于进行活体目标发现、救援等活动的机器昆虫或是无人机，提高目标搜寻能力。

3.4能进行破坏处理的袭击或来袭目标，进行高效的拦截、捕获操作。

4.人工仿生复眼中存在的问题

虽然复眼的结构及其工作原理已经很清楚了，人们也制造出了许多人工复眼，并且在不同的领域中得到应用，但是由于目前在微光学加工工艺、装调水平、后期的数据融合以及信息处理等方面的种种限制，现在的人工复眼结构还比较简单、粗糙，与昆虫复眼的功能相比还有很大的差距。

目前将透镜曲面阵列形成的人工复眼中，单个透镜的尺寸还无法达到毫米量级以下，这种曲面阵列多数采用分别制作单个透镜小眼，然后再将其拼接的方法来制作。这样就使得制造过程很复杂，而且装调也十分困难，也妨碍了其进一步小型化。尺寸在毫米量级以下的人工复眼结构目前都是平面阵列的，其中的微透镜阵列多是采用光刻胶热熔的方法来制造，这样就对大视场的实现形成了很大的障碍。有些结构也只是用平面阵列的场镜来扩大视场，一方面，这样得到的视场无法与曲面阵列得到的大视场相比；另一方面，也使得边缘视场的成像质量大大下降。另外，折射重叠型复眼有更高的光能量利用率和更高的灵敏度，但是由于其结构比较复杂，再加上各种工艺水平的限制，人工复眼目前还很少有重叠型的。

参考文献

[1] 匡邦郁．蜜蜂的视觉[J]．蜜蜂杂志，1981 （ 1 ）：39．

[2] 文铮.蜜蜂眼中的花朵[J].科学世界,2004 （3）：66-69．

[3］芦丽明-蝇复眼在导弹上的应用研究［C］，红外技术，2011,2:9-11.

[4］吴梅英-复眼光学及其在国民经济中的应用［C］，量子电子学，1995,12:418-419.

蜘蛛与仿生学

蜘蛛与仿生学蜘蛛是自然界最常见的节肢动物之一，全世界有3.5万多种，有幽灵蛛、圆网蛛、草蛛、狼蛛、花蛛……从天上到地下，从陆地到海洋，到处都有它的踪迹。大多数蜘蛛都会吐丝织网，蜘网不仅巧妙，复杂，而且功能齐全，设备精细，陷阱密布，网上有通信线、报警线、行路线、餐室、婚室、育儿室等等，恰如一个神奇的迷宫。蜘蛛与人类关系密切，生活在田野的蜘蛛，是保卫庄稼的忠诚“卫土”：跳蛛在地面巡逻；圆蛛、营巢蛛在植物叶面上结网；水狼蛛封锁水面。无论天上飞的，地上跑的，水上游的，那些飞虱、叶蝉、螟虫、蚜虫、稻螟岭、稻苍虫、苍蝇、蚊子等害虫，都难逃众多蜘蛛布下的天罗地网。研究蜘蛛的各种行为的奥秘，对人类生活，仿生，对高科技都有重大的现实意义。蜘蛛捕食的奥秘与宇宙航行蜘蛛编织了一张网之后，就在哪里“守株待兔”式地捕捉昆虫，这种被动式的捕获效率还颇高，科学家对此大惑不解。后来、美国耶鲁大学生物学家偶然发现了其中的奥秘。他们在研究某些品种的蜘蛛进化时发现、蜘蛛网对紫外光反射得特别强，这是否就是蜘蛛捕虫的奥秘呢？他们将同一只蜘蛛结的两张网放在不同的地方，一张网用紫外光照射，另一张网用不含紫外光的可见光照射。结果发现，有意放入室内的一群果蝇居然都飞向第一张网了。科学家们推断，果蝇是因为第一张网反射了足够多紫外光而误以为飞向蓝天的。更为有趣的是，蜘蛛还会随自身的进化而调整蜘蛛网的光学特性。进化水平较低的品种习惯于在暗处结网，它们的网都具有强烈反射紫外光的特点。进化水平较高的蜘蛛、有些从暗处迁到较明亮处。这样，蜘蛛的捕猎就发生了问题，它如果仍然像过去一样使所结网反射大量紫外光，反而使昆虫觉得前面不是蓝天而有某些障碍物，昆虫识破了蜘蛛的用意就不会自投罗网了。然而，道高一尺，魔高一丈。对于高度进化的蜘蛛，居然能结出不会大量反射紫外光的网。这种网的绝大部分都不反射紫外光，加上在较明亮处本来就存在的紫外光，促使昆虫误以为这还是蓝天，妙还妙在随着昆虫品种的不同，蜘蛛还会在结新网时调整这些结点的多少与分布。蜘蛛网的结构也有奥秘在其中，许多人都看到过昆虫在蜘蛛网上拼命挣扎的情况。经过这样的折腾蜘蛛网仍不破裂，说明它具有很高的强度和柔性，这些特性来自何方也是一个谜。牛津大学的研究人员发现，蜘蛛网是由两股不同类型的丝线绞合在一起构成的。网丝中首先是一种干性的直线状线丝，它是网丝的主干线和支撑物，最多只能比原来拉长20％，再拉就会断裂。直线状丝线旁还绞合着另一种粘性的螺旋状丝线，它是专门用来捕捉昆虫的，可以伸长到原来的4倍，恢夏原状后也不会下垂。在高倍电子显微镜下，可以看到螺旋状丝线周围覆盖着一层胶质液体微滴，液体中80％是水，其余是脂肪、氨基酸和糖类的混合物。每个微滴中包含着一

昆虫的复眼

昆虫的复眼昆虫的成虫和不完全变态类的若虫其头部都有一对复眼。原尾目等低等昆虫、穴居及寄生种类的复眼退化或消失。复眼由多数小眼集合组成的视觉器官，位于头部两侧。 1．复眼的功能复眼是昆虫的主要视觉器官，能看清物体，对于昆虫的取食、觅偶、群集、归巢、避敌等都起着重要的作用。复眼不但能识别物体，对光的强度、波长和颜色也有一定的分辨能力。 2．复眼的构造复眼由许多小眼组成，每个小眼的表面称为小眼面。小眼的数目因昆虫种类的不同而不同，每个小眼的构造，在表面的是透明的角膜镜。角膜镜的下面连着圆锥形的晶体，角膜和晶体具有透光和聚光的能力，晶体下面连着有感光作用的视觉柱以及视觉细胞。此外，在每个小眼的周围，都包围着暗色的色素细胞。小眼都各自接受一个点像，各小眼的像能凑成整个物体的形象，这样造成的影像称为镶嵌影像或点像。 3．复眼的成像（1）并列像：有些昆虫在白天活动，有些则在夜间活动，这是怎么回事呢？这是复眼的构造所决定的。白天活动的昆虫，它的复眼的视觉柱紧接在晶体的下面，每个小眼的周围又包着不透光的色素细胞。在这种情况下，只有垂直射入小眼的光线才能达到视觉柱，起到感光作用。但从侧面小眼折射来的光线，却被色

素细胞挡住，不能到达视觉柱。这种只能由直射光照射所成的物像，叫并列像。由于这种复眼接受的光量子有限，所以只能在白天光线充足时才能活动。相反在夜间光线不足时就看不见物体，不能活动。（2）重叠像：夜间活动的昆虫，复眼的视觉柱不和晶体相接触，视觉柱和晶体之间有一段距离。同时，复眼色素细胞中色素体，能够上下移动，具有调节光线的作用。因此，从物体射来的光点，除垂直光线能够达到视觉柱外，就是斜射到周围小眼的光线，也能因为折光作用达到这同一个视觉柱上。这样，就等于物体的一个光点，在同一个视觉柱上重复了数次，所以造成的物像就特别清楚。由于这种关系，即使在微弱的光线下，也能造成清晰的物像。相反，在强烈光线下，反而看不清物体，这是某些昆虫在夜间活动的原因。这种一个光点在视觉柱上重复几次所造成的物像，叫做重叠像。

苍蝇仿生学

苍蝇仿生学人们所熟悉的苍蝇，是一种常见的昆虫。种类很多如：绿蝇、家蝇、麻蝇、红头蝇等。由于它是带菌者，能传播很多疾病，是四害之一，为消灭对象。但是从仿生学角度来看，苍蝇的许多结构是很精巧的，是很好的生物原型，是值得我们研究和模仿的。许多人认为令人望而生厌的苍蝇无论如何也不能与现代科学技术事业联系起来，但仿生学却把它们紧紧地联系在一起了。苍蝇为人类做出了的伟大的贡献。下面，让我们一起来看看，令人讨厌的苍蝇到底是如何给人类带来各种各样的奇思妙想呢？为什么苍蝇的嗅觉如此灵敏苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，苍蝇的鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。它头上的一对小小触角，就分布3 600个嗅觉感受器，每个嗅觉感受器又有上百个感觉神经元。若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味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，就可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能，仿制成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。就是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经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器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。这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上，实现了自动驾驶。

十大昆虫仿生设计

十大昆虫仿生设计 https://www.360docs.net/doc/6115760376.html,/d/2011-01-06/09265065457.shtml 新浪科技讯北京时间1月6日消息，我们的身边日夜都陪伴着大量昆虫和蜘蛛纲动物，它们形态不一，体型各异，但由于长相恐怖，我们几乎不会将它们作为思考的对象。实际上，昆虫和蜘蛛纲不仅在地球生态系统中占据重要位置，同时也是人类的一个不可思议的灵感源泉。从太阳能电池板到垂直概念农场，再从电子阅读器的显示屏到可持续建筑的集雾器，很多富有创造性的设计灵感均来自于这些小生灵。以下盘点的是十大仿生设计，设计灵感来自蝴蝶、甲虫、蜻蜓、蜜蜂、蜘蛛等昆虫和蜘蛛纲动物，它们让我们研制的设备进一步接近自然的完美。 1.不会漏气的仿蜂巢轮胎不会漏气的仿蜂巢轮胎未来的轮胎不需要充气，因此也就不存漏气问题，这一进步能够挽救很多士兵的生命。按照政府提出的要求，轮胎需要具备较高的承重能力，可抵御临时爆炸装置袭击并且能够在遇袭后仍以每小时50英里(约合每小时80公里)的速度行驶。为了满足政府的要求，Resilient技术公司和威斯康星州大学麦迪逊分校聚合体工程学中心的开发人员设计了模仿蜂巢结构的轮胎。他们知道没有什么能够比这种设计更完美的了。这种仿生轮胎由一系列六角形构成，拥有极高的坚固度同时可让重量均匀分布以实现平滑行驶。 2.灵感来自甲虫的水壶

灵感来自甲虫的水壶在世界上一些严重缺水的地区，只有富有革新性的发明创造才能真正确保饮用水的洁净与安全。一位设计师做到了这一点，创造性地提出了从雾气中获取水的想法。他就是帕克·基特，所设计的“露水库”水壶模拟了甲虫雾中取水的方式，水壶背部的脊状结构能够收集露水。这款水壶采用不锈钢圆顶造型，早晨时的温度低于空气，所形成的露水会滑落至一个收集道。“露水库”一次大约可收集一杯水，虽然听起来不是很多，但对某些人来说，一杯水却能够决定他们的生死。 3.仿甲虫剧场集雾器

昆虫的特征和身体构造

头部 (1)触角触角一对长在头的前上方，形状则随着昆虫种类的不同而有很大的变化。触角就好象人的鼻子一样，主要是用来闻味道的；除此之外，有些昆虫的触角有感觉空气震动的功能。 (2) 复眼复眼一对长在头的两侧。它是由很多小小的小眼睛所集合而成的。复眼的功能和我们的眼睛一样，用来看东西的。它的构造也往往因昆虫种类的不同而变化。 (3)单眼单眼是一个非常不明显的构造，位在两个复眼之间。它虽然是眼睛的一种，但是昆虫并不用它来看东西，而是用它来帮助复眼辨别物体明暗。在有些昆虫它甚至退化不见了。 (4)口器口器是昆虫的嘴巴，用来吃东西的。最常见的口器有两种，一种是像蝗虫的口器，有两个大颚用以切碎食物；另一类像蚊子的口器是呈针状的，可以刺入皮肤吸血。除此之外，口器可能因昆虫种类不同而变化。胸部 (1) 翅翅是昆虫用来飞翔的构造；但是，和其它构造一样，翅也是因昆虫种类的不同，而有明显的变化。 (2)足足是昆虫用来爬行的；不过，有些昆虫的足却有不同的功能，例如，挖掘、把握或捕捉等。腹部比起前面两部分，昆虫腹部的构造比较简单，没有太多的附属构造。比较明显的构造应该是雄虫的交尾器或雌虫的产卵器。

昆虫头部有1对触角、3对口器附肢、一对复眼和若干单眼 ▲触角：是重要的感觉器官，有许多感觉器，具触觉、嗅觉功能，还能感受异性的性信息素。触角由柄节、梗节和鞭节三部分组成。触角的形态多样，是昆虫分类的重要依椐。 ▲单眼和复眼：是昆虫的视觉器官。大多数昆虫有1对复眼，2－3个单眼 ●单眼：结构简单，在一角膜下面有许多视网膜细胞，周围有色素细胞包围。功能：只能感光，不能成象 ●复眼：由许多六角形的小眼组成不同的昆虫组成复眼的小眼的数目也不同。功能：能识别物体的形象，有的昆虫还能辩别颜色 ——小眼的结构：每个小眼由角膜、晶锥、视觉细胞、视杆和色素细胞组成。复眼可分为集光和感光二部分： ●集光部：通过和集合光线 ┌角膜：为特化的表皮，无色透明，呈平凹或平凹形为集光器的笫一透镜。 └晶锥：透明的锥状体，由四个晶锥细胞组成，为集光器的笫二透镜。 ●感光部： ┌视杆：由视觉细胞分泌形成，7个视杆集合成视觉柱。视觉细胞与神经相连，能接受和传递视觉信息。 └色素细胞：围在角膜和视杆周围，起隔离光线作用，防止小眼间的光线干扰。人的耳朵以及许多动物的耳朵，都是左右对称地长在头上。昆虫的耳朵特别奇怪，它不是长在头上，而是长在身上：有的长在胸部，有的长在腹部，有的长在触角上，还有的长在小腿上。蝗虫的耳朵，长在腹部第一节的两旁；蚊子的耳朵，长在触角上；螽斯、蟋蟀的耳朵，长在前足的小腿上；飞蛾的耳朵，长在胸腹之间；蝉的耳朵，在腹部下面。昆虫的耳朵生长部位不一致，它们的构造和形状也各不相同。蝗虫、螽斯、蟋蟀的耳朵，外面有一个鼓状的薄膜，叫做鼓膜，里面连有特殊的听器，能感受外界的声浪。当鼓膜感受到外界的音波时，发生振动，波及听器及听神经，声音就传到脑部，做出反应。蚊子的耳朵，是由触角上密密麻麻的绒毛构成的。在触角的第二节里藏着一个收听声音的器官，能够把外界的声音收来，传到中枢神经去。它能够听到五十米以外的另一只蚊子的嗡嗡之声，即使蚊子的噪声大到像雷鸣般的震响，它们仍然能辨别雌蚊还是雄蚊的不同声响。所以，蚊子的触角，在飞行时不断抖动，就是在探听周围的声响。昆虫的耳朵，听觉非常灵敏，可以说是“顺风耳”。但昆虫的耳朵只能分辨声音节奏的

仿生学的例子有哪些

仿生学的例子有哪些【篇一：仿生学的例子有哪些】仿生学的经典例子15个欢迎光临，这里是语录频道！位置：>>仿生学的经典例子15个发帖时间:2015-04-30 09:36 , 云无恙 | 15条回复，17041次阅读本文目录仿生学的经典例子：苍蝇与小型气体分析仪令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，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”，这些神经立即把气味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，就可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成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。就是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经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器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。这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。仿生学的经典例子：蜂巢与偏振光导航仪沙发2015-04-30 09:38 | 作者：经典1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

昆虫复眼

（一）昆虫的复眼(C o m p o u n d e y e) 昆虫的成虫和不完全变态类的若虫其头部都有一对复眼。原尾目等低等昆虫、穴居及寄生种类的复眼退化或消失。复眼由多数小眼集合组成的视觉器官，位于头部两侧。 1．复眼的功能复眼是昆虫的主要视觉器官，能看清物体，对于昆虫的取食、觅偶、群集、归巢、避敌等都起着重要的作用。复眼不但能识别物体，对光的强度、波长和颜色也有一定的分辨能力。 2．复眼的构造复眼由许多小眼组成，每个小眼的表面称为小眼面。小眼的数目因昆虫种类的不同而不同，每个小眼的构造，在表面的是透明的角膜镜。角膜镜的下面连着圆锥形的晶体，角膜和晶体具有透光和聚光的能力，晶体下面连着有感光作用的视觉柱以及视觉细胞。此外，在每个小眼的周围，都包围着暗色的色素细胞。小眼都各自接受一个点像，各小眼的像能凑成整个物体的形象，这样造成的影像称为镶嵌影像或点像。

复眼的基本构造图3．复眼的成像（1）并列像：有些昆虫在白天活动，有些则在夜间活动，这是怎么回事呢？这是复眼的构造所决定的。白天活动的昆虫，它的复眼的视觉柱紧接在晶体的下面，每个小眼的周围又包着不透光的色素细胞。在这种情况下，只有垂直射入小眼的光线才能达到视觉柱，起到感光作用。但从侧面小眼折射来的光线，却被色素细胞挡住，不能到达视觉柱。这种只能由直射光照射所成的物像，叫并列像。由于这种复眼接受的光量子有限，所以只能在白天光线充足时才能活动。相反在夜间光线不足时就看不见物体，不能活动。（2）重叠像：夜间活动的昆虫，复眼的视觉柱不和晶体相接触，视觉柱和晶体之间有一段距离。同时，复眼色素细胞中色素体，能够上下移动，具有调节光线的作用。因此，从物体射来的光点，除垂直光线能够达到视觉柱外，就是斜射到周围小眼的光线，也能因为折光作用达到这同一个视觉柱上。这样，就

动物仿生学的例子25个

动物仿生学的例子25个第1篇动物仿生学的例子（一）鱼漂与潜水艇潜水艇怎能样发明的呢？为了让一种船既能在水面划，又能在海底游，科学家观察到了鱼这种动物。鱼肚中有一种东西叫鱼鳔，里面装满了空气。在鱼想潜到水底时，将鱼鳔中的空气排出，浮力就立刻变小了，鱼可自由地沉下水面。而潜水艇中也有一种机器，里面也装满了空气，将空气一排出，潜水艇便能沉下水底。科学家按这个原理制造的潜水艇。看，我们如今已经很高级的潜水艇，原先它们利用鱼鳔原理而做的。的，生活中若没有动物，人类将会失去很多发明的机会。能够说，动物对人类生活也有很大的帮忙。动物仿生学的例子（二）蝙蝠与雷达

蝙蝠会释放出一种超声波，这种声波遇见物体时就会反弹回来，而人类听不见。雷达就根据蝙蝠的这种特性发明出来的。在各种地方都会用到雷达，例如飞机、航空等。动物仿生学的例子（三）乌贼和鱼雷诱饵乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体，遇到危险时它便释放出这种黑色液体，诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵。鱼雷诱醋似袖珍潜艇，可按潜艇的原航向航行，航速不变，也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。正它这种惟妙惟肖的表演，令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩，最终使潜艇得以逃脱。动物仿生学的例子（四）青蛙与电子娃眼我从《小爱迪生》这本书中读到了“青蛙的眼睛”，《小爱迪生》上头说的“青蛙的眼睛只能够看见动的东西”。我将信将疑，问了一下爸爸。爸爸说“你还做一个试验比较好。”我点点头。

首先，我先找来一只青蛙，这只青蛙蹲坐在报纸上，用它警惕的大眼睛盯着我的一举一动，好像警察监视罪犯一样。它身穿美丽的绿皮袄，好像一个贵妇人，仪态端庄。我先把事先拍死的苍蝇放到它面前。那只苍蝇好像在青蛙的眼里消失了，对这“嗟来之食”无动于衷。我拿出了小细线，将苍蝇细心翼翼地扎好，然后在它的眼前不停地摇晃。突然，青蛙的注意力不在我身上了，它目不转睛地盯着那只“会飞”的苍蝇。没过一会儿，只听“扑”的一声，青蛙伸出了它长长的、粉红色的舌头，轻轻一卷，便把苍蝇卷进了肚子里。这次实验证明了青蛙的眼睛只能够看见动的东西，看不见不会动的东西。于，科学家们便经过青蛙的眼睛发明了“电子蛙眼”！动物仿生学的例子（五）人工冷光自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯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，并且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的光源呢人类又把目光投向了大自然。

浅谈昆虫与人类关系

浅谈昆虫与人类关系【摘要】任何事物都有其两面性，昆虫当然也不例外。全世界已知动物已超过150万种，其中昆虫就有100万种以上（即占2/3）。昆虫不但种类多，而且同种的个体数量也十分惊人。一方面昆虫与人类争夺生存空间和自然资源，另一方面昆虫也为人类提供了资源，人的益害观是从对人的经济利益的观点出发的，因此对于人类来说，昆虫既有他的有害性也同样有有益的方面。因此，我们需要用辨证的目光看待昆虫与人类的关系。【关键词】昆虫人类关系有益性有害性一、昆虫简介首先，昆虫的数量极为繁多。昆虫是生活在地球表面的一大类群。早在3．5亿年以前，在地球上已有昆虫的踪迹。在漫长的进化历史长河中，经受了无数次地壳运动和变迁，遭受地表冷热聚变、风风雨雨的折磨，昆虫以其高度的适应性存活下来。恶劣的环境造就了对各种环境高度适应的各类昆虫，并且形成物种极其繁多的昆虫世界。目前，在地球人与生物圈中，昆虫已知有100多万种，已超过了除昆虫以外的其它动物和植物物种的总和。昆虫生产速度之高也是极其惊人的，在每年夏秋高温季节，繁殖快，代数多，许多昆虫繁殖后代的增殖个体数按几何级数增长。在人与生物圈中，昆虫世界极其丰富多彩，让人眼花缭乱。再说说昆虫的分布。昆虫由于适应能力强，分布范围很广。除海洋以外，从热带到两极，从平原到高山，地球上任何角落，几乎都有昆虫栖息。昆虫生活在地面上和土壤中，植物体表面和体内，还可以生活在水中、冰雪上、洞穴、房屋和矿山及仓库中，甚至动植物尸体和排出物上，而且还能寄生在人体和动物体上。二、昆虫与人类的关系一方面昆虫要与人类争夺有限的生存空间和自然资源；但另一方面，昆虫也为人类提供了资源。因而人也就同昆虫发生了密切的关系。昆虫同人类的关系是十分复杂的，构成复杂关系的主要因素之一是昆虫食性的异常广泛。根据前人的估计，昆虫中有48.2%是植食性的；28%是捕食性的，捕食其他昆虫和小型动物；2.4%是寄生的，寄生在其它昆虫动物体外和体内：还有17.3%食腐败的生物有机体和动物排泄物。这个为我们大致划出了昆虫的益害轮廓。但是这只不过是个自然现象，而人的益害观是从对人的经济利益的观点出发的，因而要复杂的多。三、昆虫的有益性 2.1 食用性昆虫昆虫的有益性首先体现在可供人类食用。昆虫作为人类食物的历史源远流长，世界上的许多国家和地区，都有食用昆虫的习惯。据不完全统计，我国各地作为食物食用的昆虫约有数十种。

昆虫复眼的仿生运用

**大学本科学生课堂论文昆虫复眼的仿生运用学生：学号：专业：生物工程 **大学生物工程学院二O一四年六月

摘要复眼是昆虫最重要的视觉器官，由多个小眼组成，其在形态学、解剖学、生理学及光学等方面与其它无脊椎动物和脊椎动物的眼睛有着显著的差异，从而使节肢动物具有其它动物所不及的视觉特性，因此, 复眼的独特性使它很早就受到人们的广泛关注, 随着科学技术的进步，学者们利用电镜从形态学与解剖学角度对复眼的结构进行了研究,还从生理学及光学方面探讨了复眼成像的原理及其功能, 利用分子技术、遗传技术等对复眼的发生及其功能从本质上进行研究。本文将从结构、人工仿生及应用等方面对昆虫复眼的研究近况进行了综述,并展望了其发展趋势。关键词:生物光学;昆虫复眼;人工仿生

1.昆虫复眼的基本结构昆虫的复眼是昆虫最重要的光感受器，复眼是由一个个独立的小眼构成，每个小眼主要是由角膜、晶锥、感杆束、色素细胞、基膜等组成。角膜和晶锥构成了复眼的屈光器，主要是起到透光、保护感受器和屈光的作用。感杆束和色素细胞可以随着光强的变化而变化，起到调节光量的作用，同时还起到视觉定向功能的作用。基膜是连接小眼和视神经的部分，起到了增加视神经感受性和支撑小眼的作用。在昆虫的各种感受器中，光感受器无疑是最重要的。尤其对于快速飞行的昆虫来说，复眼是快速获得信息的中心。角膜作为复眼的最外层主要是起到保护感受器的作用。角膜的透光度极高，烟草天蛾对400-650nm的光透过率可达90%，近紫外区的光线几乎完全可以透过，而远紫外区的则不能，起到保护的作用。大部分的昆虫的晶锥都形成晶束，这些晶束的直径可以决定能否把物象传递给感杆束，还可以起到光导管的作用。色素细胞主要是包围着感杆和晶锥，吸收、分散到达每个小眼的光线，通过色素细胞的移动来调节到达视杆的光量，适应环境中光的强度，可能起到脊椎动物的虹膜作用。感杆束和色素细胞很好的起到了调节光强，使复眼适应不同光强度变化的作用。昆虫复眼对光强的适应能力和范围都是很大的。首先是光通过屈光器进入到感杆束，为了调节适应的光强，色素细胞开始移动，或横向或纵向，有的感杆束也可以进行上下伸缩移动，这样完成了类似于人类的瞳孔调节机制。不同类型的昆虫复眼在进行光适应时也具有一定的区别。比如蜜蜂有3种视锥细胞，分别拥有峰值在530 nm 的绿色光感受器，460 nm 的蓝色光感受器，360 nm 的紫外光感受器，可识别绿、蓝、紫 3 种颜色光的波长而不能识别红色，但其对有优质蜜的红花却是很乐意去采，原因是他们利用了亮度差（非色差对比），从而找到了红花。此外，蜜蜂还可以识别紫外线，也就是说蜜蜂所看到的世界与人类所看到的世界是不一样：我们所看到的世界只是红、绿、蓝三原色的叠加，而蜜蜂所看到的则是具备第四位色彩的世界。美国 Cornell大学的研究人员也已发现蜜蜂对于花中心部位（富含类固醇）放射出的紫外线格外敏感，这使得蜜蜂能够准确无误地落在任何一种颜色的花上[2]。

昆虫与人类社会(复习资料题)

《昆虫世界与人类社会》第一部分 1.节肢动物的共同特点是什么？ 1。身体分节，2附肢分节，3具有丰富几丁质的外骨骼 2.昆虫具有什么特征？ 1在分类地位上：昆虫属节肢动物门有气管亚门昆虫纲2在身体结构上：头、胸、腹3段；2对翅膀3对足；1对触角头上生；骨骼包在体外部，一生形态多变化，遍布全球旺家族 3.昆虫在动物界中有哪些特点？ 1种类多2个体数多，生物量大3.生殖力强，繁殖速率高4.分布广，栖息环境多样5.发生年代古老 4.动物界中昆虫种类繁多的主要原因是什么？翅的出现－－远距离迁移个体小－－减少对栖息地和食物量的需求口器的分化－－利用各种食物变态－－适应各种环境条件惊人的繁殖力－－利于种群的繁衍 5.如何理解昆虫在地球生物圈中的地位、作用及其与人类的关系。（地位，作用详见ppt） 1.昆虫与人类关系的产生与发展 “益”与“害”的相对性

有害：吸血昆虫如虱子、蚤类、蚊子等，农业害虫有益：昆虫资源的利用如养蜂业、蚕桑业等的发展 2. 昆虫造福人类资源昆虫（食品、工业原料、药用、昆虫天敌等）的广泛应用；昆虫在自然界中的生态、经济和社会效益 3. 昆虫为害面广，不容忽视卫生害虫传播疾病(蚊子、苍蝇、蟑螂等)和直接造成伤害(红火蚁) 农林害虫造成农林业生产的损失(三化螟、稻飞虱、红铃虫、天牛等) 建筑害虫（白蚁）为害房屋、堤坝、林木等第二部分 1.昆虫的成虫身体分哪几个部分？各有何功能？头取食感觉胸运动腹营养繁殖 2.何为昆虫的复眼？复眼是一种由不定数量的单眼组成的视觉器官 3.昆虫口器类型和危害特性在害虫防治上有何意义？了解昆虫口器的构造类型，不仅可以知道害虫的为害方式，而且对于正确选用农药及合理施药有着重要的意义；熟悉害虫的口器类型与被害特征后，即使害虫已经离开寄主，也可以根据被害状大致判明害虫的类。 4.昆虫翅的功能有哪些？

第二章-昆虫的生物学特征

第二章昆虫的生物学特性昆虫在长期的演化过程中,为适应外界环境条件变化,逐步形成了各自的生活特点及生活习性,即昆虫的生物学。它是研究昆虫的个体发育史,包括昆虫的繁殖、发育与变态,以及从卵到成虫各个时期的生活史。通过研究昆虫生物学,可进一步了解昆虫共同的活动规律,对害虫防治和益虫利用都有重要意义。第一节昆虫的生殖方式绝大多数昆虫为雌雄异体,但极个别也有雌雄同体现象。自然界中雌雄异体的动物大多进行两性生殖,但也有其他的生殖方式。常见的生殖方式有以下4种一、两性生殖两性生殖(sexualreproduction)是昆虫最常见的一种生殖方式。这种生殖方式是由雌雄两性昆虫经过交配后,雌虫产下的受精卵发育成新个体的过程,又称卵生。如蛾蝶类、天牛等昆虫。二、孤雌生殖有的昆虫(如某些粉虱、介壳虫等),无或有极少量雄性个体,雌虫产下未经受精的卵发育成新个体,这种生殖方式称为孤雌生殖(parthenogenesis),又称为单性生殖。分为3种情况:①偶发性的孤雌生殖。即在正常情况下进行两性生殖,偶尔出现未经受精的卵发育成新个体的现象。如家蚕。②经常性的孤雌生殖。正常情况下营孤雌生殖,偶尔发生两性生殖。例如膜翅目昆虫(如蜜蜂)中,未经交配或未受精的卵,发育为雄虫,受精卵发育为雌虫。还有一些昆虫如介壳虫、粉虱、蓟马、蓑蛾、叶蜂、小蜂等,经常进行孤雌生殖,在自然情况下雄虫极少,有的甚至还未发现过雄虫。③周期性的孤雌生殖。孤雌生殖和两性生殖随季节的变迁而交替进行,这种现象称为世代交替。如蚜虫,秋末随着气候变冷产生雄蚜牙,进行雌雄交配,产下受精卵越冬;而从春季到秋季连续十余代都以孤雌生殖的方式繁殖后代,在这段时期几乎没有雄蚜。三、伪胎生昆虫的绝大多数种类进行卵生(oviparity),但也有一些昆虫从母体直接产出幼虫(若虫),如蚜虫类,其卵在母体内发育并孵化,所产下来的是幼蚜(若蚜)似为胎生,但与哺乳动物的胎生不同,故称伪胎生。另有少数昆虫在母体未达到成虫阶段,还处于幼虫期时就进行生殖,称为幼体生殖(paedogenesis)。这是一种特殊的、稀有的生殖方式。凡进行幼体生殖的昆虫,产出的都不是卵,而是幼虫,故幼体生殖可以认为是胎生的一种形式。如双翅目瘦蚊科、摇蚊科以及蛹翅目中的部分种类昆虫。四、多胚生殖多胚生殖(polymbryony)是指一个成熟的卵可以发育成两个或两个以上个体的生殖方式。这种生殖方式常见于膜翅目的一些寄生性蜂类,如小蜂科、细蜂科、茧蜂科、姬蜂科等寄生性昆虫。营多胚生殖的寄生蜂,将卵产在寄主的卵内,每个寄主里产卵1-8个不等(随种类而异),既可有受精卵,又可有非受精卵,前者发育为雌性,后者发育为雄性。一个蜂卵形成胚胎的数目变化很大,多数种类一个卵形成2个或多个胚胎,而寄生于鳞翅目幼虫的金小蜂(Litomastixtruncatellus)可产生数百个甚至2000个左右的胚胎。多胚生殖可以看做是对活体寄生物的一种适应。因为这些寄生性昆虫常常不是所有的个体都能找到它相应的寄主,而一旦找到寄主就能产生较多的后代。昆虫的生殖是为了种群的延续,而生殖方式的多样性是昆虫对不同生态环境的有利适应。如孤雌生殖对于昆虫扩大其分布和维持其种群都很重要,在任何适于生存的环境下,只要有1头雌虫,便可进行繁殖。胎生是对其卵的一种保护性适应,又无独立的卵期,所以完成生活史的周期较短。一些寄生性昆虫常常不容易找到寄主,而多胚生殖可以保证其一旦找到寄主就能产生较多的后代。幼体生殖缺乏成虫期和卵期甚至蛹期,更可以缩短其世代周期,在较短时期可迅速增大其种群数量。兼行两种生殖方式的昆虫,如蚜虫,在适宜环境下行孤雌生殖,可在短期内迅速繁殖,而在环境条件不宜时行两性生殖产卵越冬,以度过不良环境。第二节昆虫的发育与变态一、发育阶段的划分和变态类型 (一)发育阶段的划分昆虫的个体发育可分为胚胎发育和胚后发育两个阶段。胚胎发育是在卵内完成的,至孵化为止。胚后发育是从幼虫孵化开始直到成虫性成熟为止。昆虫的生长发育是新陈代谢的过程。从幼虫到成虫要经过外部形态、内部构造以及生活习性上一系列

动物仿生学的例子25个

动物仿生学的例子25个动物仿生学的例子（一）：鱼漂与潜水艇潜水艇是怎能样发明的呢？为了让一种船既能在水面划，又能在海底游，科学家观察到了鱼这种动物。鱼肚中有一种东西叫鱼鳔，里面装满了空气。在鱼想潜到水底时，将鱼鳔中的空气排出，浮力就立刻变小了，鱼可自由地沉下水面。而潜水艇中也有一种机器，里面也装满了空气，将空气一排出，潜水艇便能沉下水底。科学家是按这个原理制造的潜水艇。看，我们如今已经很高级的潜水艇，原先它们是利用鱼鳔原理而做的。是的，生活中若没有动物，人类将会失去很多发明的机会。能够说，动物对人类生活也有很大的帮忙。动物仿生学的例子（二）：蝙蝠与雷达蝙蝠会释放出一种超声波，这种声波遇见物体时就会反弹回来，而人类听不见。雷达就是根据蝙蝠的这种特性发明出来的。在各种地方都会用到雷达，例如：飞机、航空等。动物仿生学的例子（三）：乌贼和鱼雷诱饵乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体，遇到危险时它便释

放出这种黑色液体，诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵。鱼雷诱醋似袖珍潜艇，可按潜艇的原航向航行，航速不变，也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟肖的表演，令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩，最终使潜艇得以逃脱。动物仿生学的例子（四）：青蛙与电子娃眼我从《小爱迪生》这本书中读到了“青蛙的眼睛”，《小爱迪生》上头说的是“青蛙的眼睛只能够看见动的东西”。我将信将疑，问了一下爸爸。爸爸说：“你还是做一个试验比较好。”我点点头。首先，我先找来一只青蛙，这只青蛙蹲坐在报纸上，用它警惕的大眼睛盯着我的一举一动，好像警察监视罪犯一样。它身穿美丽的绿皮袄，好像一个贵妇人，仪态端庄。我先把事先拍死的苍蝇放到它面前。那只苍蝇好像在青蛙的眼里消失了，对这“嗟来之食”无动于衷。我拿出了小细线，将苍蝇细心翼翼地扎好，然后在它的眼前不停地摇晃。突然，青蛙的注意力不在我身上了，它目不转睛地盯着那只“会飞”的苍蝇。没过一会儿，只听“扑”的一声，青蛙伸出了它长长的、粉红色的舌头，轻轻一卷，便把苍蝇卷进了

仿生学仿生学(bionics)是模仿生物系统的原理来建造技

昆虫与仿生彩万志（中国农业大学昆虫学系）仿生学(bionics)是模仿生物系统的原理来建造技术系统，或者使人造技术系统具有或类似于生物系统特征的科学。自从人类诞生就开始了仿生活动，但仿生学作为一门学科是1960年6月在美国召开的一个学术会议上提出的，它是一个涉及生物学、数学、物理学、化学、神经学、自动化、控制论等多学科的综合性边缘学科。其实质就是模仿生物制造各类设备。因此，首次仿生学会议的副标题就是“生物原型---新技术的钥匙”。全球昆虫种类1000万种、占全球生物种类的1/2、占全球动物种类的2/3。在漫长的生物进化史中，鼎盛一时的三叶虫灭绝了，庞大的恐龙消失了……而小小的昆虫却一直繁荣至今。除了昆虫具有惊人的繁殖能力、适应能力外，它们在形态、生理、行为等方面具有很多绝妙之处。有很多地方连人类也自叹不如，如螳螂能够在0.05秒内一跃而起，捕捉到空中飞行的猎物，这一速度连目前的微电子和自动化技术都达不到。所有这些独到之点，都是仿生学的丰富资源。昆虫的形态千姿百态，千差万别，从头到尾，从里到外，与仿生学相关之处甚多，大体有以下五个方面。 (1) 昆虫的头部与仿生昆虫的触角与各式各样的天线、昆虫的复眼与蝇眼相机、虫眼导弹、地对空速度仪、空对地速度计、偏振光导航仪等。 (2)昆虫的胸部与仿生翅的花纹与军事伪装、鳞片与计算机散然装置、鳞片结构与卫星控温、鳞片结构与防伪纸币、翅痣与飞机的减震装置、平衡棒与振动陀螺仪等。 (3) 昆虫的腹部与仿生蝗虫的产卵器和钻井装置、腹节的构造与套筒装置、腺体系统与火箭设计等。 (4)昆虫的生理与仿生几丁质与仿生材料、弹性素与弹跳鞋、肌肉发动机和燃料电池、昆虫的泌丝与人造纤维等。 (5)昆虫的行为与仿生昆虫的飞行与虫形飞机、昆虫的巢穴与建筑、蜜蜂巢房的结构与仿生、昆虫的发音与仿生、昆虫的发光与仿生、昆虫的化学通讯与仿生、毛虫的行走与战地越野车、尺蠖的行走与新型坦克、蜜蜂的访花与电子蜜蜂等。此处，仅以翅的结构、飞行动力学为例简单介绍一下虫型飞机方面的仿生学进展。一、虫型飞机的概念昆虫是动物界中最早获得飞行能力的类群，也是无脊椎动物中惟一具翅的类群，其高超的飞行技巧时常使自认为万物之灵的人们愧叹弗如。吴承恩笔下的齐天大圣孙悟空会七十二般变化，一个筋斗能翻十万八千里，腾云驾雾、上天入地，好不自在！但在吴大师的心目中，孙悟空显然不如蝴蝶那么潇洒，在描述孙悟空所变的蝴蝶时，他这样写道：“一双粉翅，两道银须。乘风飞去急，映日舞来徐。渡水过墙能疾俏，偷香弄絮甚欢娱。体轻偏爱鲜花味，雅态芳情任卷舒。”从这些描写中，我们不难看到到他对蝴蝶翩翩起舞的羡慕之情。的确，每当春暖花开、万象生烟之际，美丽的蝴蝶双双对对在花间款款飞舞，不免使人顿发希望自己也能像蝴蝶那样自由飞翔的感慨。人类渴望了上百万年的飞天梦，直到1903 年，美国的莱特兄弟成功地进行了动力载人飞行的那一刻才真正成为现实。在此后的100多年中，航空器的大型化、高速化、智能化一直是航空研究领域的主流。但是，20世纪90年代以来，随着微电子、微电子机械系统、微型照相机、微型红外传感器、微型检测器和计算机芯片等技术的飞速发展，飞行器的设计又始出现向小型化、微型化发展的趋势。

仿生学小故事精选

萤火虫自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯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，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然。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，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。近年来，科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。潜水艇潜水艇是怎能样发明的呢？为了让一种船既能在水面划，又能在海底游，科学家观察到了鱼这种动物。鱼肚中有一种东西叫鱼鳔，里面装满了空气。在鱼想潜到水底时，将鱼鳔中的空气排出，浮力就立刻变小了，鱼可自由地沉下水面。而潜水艇中也有一种机器，里面也装满了空气，将空气一排出，潜水艇便能沉下水底。科学家是按这个原理制造的潜水艇。看，我们如今已经很高级的潜水艇，原来它们是利用鱼鳔原理而做的。是的，生活中若没有动物，人类将会失去很多发明的机会。可以说，动物对人类生活也有很大的帮助。电子蛙眼我从《小爱迪生》这本书中读到了“青蛙的眼睛”，《小爱迪生》上面说的是“青蛙的眼睛只能够看见动的东西”。我将信将疑，问了一下爸爸。爸爸说：“你还是做一个试验比较好。”我点点头。首先，我先找来一只青蛙，这只青蛙蹲坐在报纸上，用它警惕的大眼睛盯着我的一举一动，好像警察监视罪犯一样。它身穿美丽的绿皮袄，好像一个贵妇人，仪态端庄。我先把事先拍死的苍蝇放到它面前。那只苍蝇好像在青蛙的眼里消失了，对这“嗟来之食”无动于衷。我拿出了小细线，将苍蝇小心翼翼地扎好，然后在它的眼前不停地摇晃。突然，青蛙的注意力不在我身上了，它目不转睛地盯着那只“会飞”的苍蝇。没过一会儿，只听“扑”的一声，青蛙伸出了它长长的、粉红色的舌头，轻轻一卷，便把苍蝇卷进了肚子里。这次实验证明了：青蛙的眼睛只能够看见动的东西，看不见不会动的东西。于是，科学家们便通过青蛙的眼睛发明了“电子蛙眼”！后来，这门科学技术被称为“仿生学”。我还知道科学家们从蜻蜓身上得到启示，发明了飞机；从火野猪身上得到启示，发明了防毒面具……

昆虫仿生学在世界的应用

福建农林大学公选课奇妙的昆虫与仿生学测验性论文仿生学在材料中的应用专业：统计学姓名：李学号：座号：20 成绩：时间：2011年11月10日

摘要：自然界生物在漫长的进化过程中优胜劣汰，为了生存、自卫、竞争和发展的需要，强化了许多优异的结构和特殊功能，值得人们在材料上很好地借鉴并发挥。材料研究仿生学就是模仿生物系统的原理来建造先进材料装备技术系统或者使人造材料装备技术系统具有生物系统特征的一门科学。关键词：仿生学仿生设计材料自然界在亿万年的选择进化演变过程中，形成了具有完美结构和组织形态及独特优异性能的生物材料，如哺乳动物的蚯蚓表面的润滑功能和减阻特性，苍蝇的复眼和平衡棒的特性，鲨鱼盾鳞片肋条结构以及其减阻的特性，蝴蝶翅膀表面的疏水性和自清洁的特性等等。这些天然生物复合材料一方面具有许多优异于绝大多数人工材料的物理化学性能，如人工材料难以达到的损伤自我愈合、功能自恢复、机能自稳定及环境适应性的等优良性能，另一方面，其性能具有一般人工材料所无法达到的数值。如蜘蛛丝具有极好的机械强度，是钢丝的5倍以上，且蜘蛛丝的弹性为尼龙的2倍，另外它还就有高柔韧性和较高的干湿模量。 1 模仿苍蝇平衡棒的应用 1.1苍蝇的简介在生物学上，苍蝇属于典型的“完全变态昆虫”。70年代末统计，全世界有双翅目的昆虫132个科12万余种，其中蝇类就有64个科3万4千余种。主要蝇种是家蝇、市蝇、丝光绿蝇、大头金蝇等。苍蝇具有一次交配可终身产卵的生理特点，一只雌蝇一生可产卵5-6次，每次产卵数约100-150粒，最多可达300粒左右。一年内可繁殖10-12代。苍蝇多以腐败有机物为食，因此常见于卫生较差的环境。苍蝇具有舐吮式口器，会污染食物，传播痢疾等疾病。在生态系中，苍蝇的幼虫扮演动植物分解者的重要角色。苍蝇的成虫由于嗜食甜物质，因此也能代替蜜蜂用于农作物的授粉和品种改良。临床医学上，活蝇蛆可接种于伤口之中，起杀菌清创，促进愈合之作用。富含蛋苍蝇白质的蝇蛆又是重要的饵料、饲料，可工厂化生 1.2苍蝇飞行和触觉方面的行为习惯苍蝇临危一跃之前，它的小脑瓜里就已经在盘算着潜在威胁来袭的方位了，它想好逃跑方案，将6条腿调整至最佳位置，然后朝着与苍蝇拍来袭方向相反的方向一溜烟地飞跑了。从苍蝇觉察到苍蝇拍，到这一整套动作全部完成，只需短短100毫秒。苍蝇善于飞翔。飞行速度可达每小时6～8 千米，最高每昼夜飞行8～18 千米。

昆虫解剖镜的构造和使用

一昆虫解剖镜的构造和使用解剖镜、双目解剖镜又称体视显微镜、立体显微镜、实体显微镜等。其形式虽然多种多样，但结构基本一致现以22XB—01型解剖镜为例介绍如下。【目的】1.掌握解剖镜的基本构造和使用方法【材料】解剖镜【用具】【内容和方法】一、解剖镜的构造和功能（一）机械部分 1．底座是全镜的最下面的部分。在底座的中央有1个可活动的圆盘，即载物盘。载物盘通常为一面为白色，一面为黑色，也有的为通明的玻璃制成。在底座的中后部有 1对压脚，用以压虫体和其它易动物体之用。支柱是支持镜体的部件，是焦距的粗调装置，可使镜体上下移动，左右旋转。２．调焦装置为了避免镜身向下滑动和左右偏转，在支柱的上部和下部分别装了两个螺丝。上方的为锁紧螺丝下方的为升降螺丝。３．倍率盘在镜体中央，有1个两侧转动的圆盘，用以改变放大倍率之用。双目解剖镜构造图（二）光学部分 1. 物镜在镜体下，安装有大物镜（镜体内部还有变倍物镜）。 2．棱镜罩镜身上面为两个棱镜罩，内部为棱镜，使物象倒转，在目镜中可看到物体的正像。 3．目镜管和目镜在棱镜罩的上方，左右各有一个目镜管，用以承放目镜

4．视觉圈一般是位于右边的目镜管上端。视觉圈可调节目镜的上下距离，使得观察者左右两眼都可以看到清晰物体。 5．眼罩，为了防止外来光线的干扰，多在目镜上设有眼罩，便于更好地进行观察。 6．防尘罩有些型号解剖镜带有防尘罩，使用前后均放在目镜管上端。二、解剖镜的使用方法和注意事项 1．在取用（或者放回解剖镜）时，若需要连镜箱搬动，应将镜箱锁好，以免解剖镜零件倾出而损坏。同时镜箱的钥匙必须拔除，避免不小心将钥匙碰断在锁孔里。 2．取用解剖镜时，必须用右手握持柱，右手托住底座，小心平稳地取出或移动，严禁单手取用或移动。 3．使用前必须检查附件是否有无缺少及镜体各部有无害损坏，转动升降螺丝有无故障，若有问题立即报告，否则自己负责。 4．镜管上若有防尘罩，应取下防尘罩换上目镜，再将眼罩放在目镜的上端。注意用完后再将防尘罩放回目镜管上。 5．将所观察的物体置于玻片上或蜡盘中，再放到载物盘上，待观察。 7．拧开锁紧螺丝，先把镜体先上升到一定高度，然后锁紧镜体。 8．观察时，可先转动目镜管，使得两个目镜间的宽度适合于自己两眼间的距离。然后转动升降螺丝，使没有视觉圈的目镜成像清晰，另一目镜若不清晰，可转动视觉圈，直至两眼同时看到清晰的物像时为至。如果需要放大观察时，再转动倍率盘直到所需要的放大倍率。 9．在调节焦距时，转动升降螺丝时不能太快。在使用的过程中，若遇到故障应立即停止使用，并向老师报告。 10．使用时若发现目镜或物镜上有异物时千万不能用手、布、手绢、衣服等去擦摸，应用吸耳球吹或用擦镜纸轻轻擦拭。 11．用毕后，先将载物盘上的东西拿走，松开锁紧螺丝将镜体放下，并锁紧。取出目镜，换上防尘罩。将元件全部放回，注意不要与其它镜互换。 12．用布把镜身擦干净，放入镜箱内，锁紧镜箱。二昆虫体躯、头壳的构造及其附肢【目的】 1．了解昆虫体躯的一般构造； 2．掌握昆虫纲的特征及其与唇足纲、蛛形纲、甲壳纲和多足纲等其它节肢动物的区别；3．了解昆虫头壳的构造及其附肢； 4．掌握昆虫头式的类型。【材料】东亚飞蝗、家蚕（或粘虫）幼虫、蝉、步行虫、胡蜂、家蝇、牛虻、家蝇、菜粉蝶、蚕蛾、金龟子、白蚁、埋葬虫、绿豆象（雄）、叩头虫（♂）、摇蚊（♂）、蜘蛛、马陆、蜈蚣和虾等。