从结构仿生到生态仿生看仿生学的发展
仿生学在设计中的应用与发展趋势
仿生学在设计中的应用与发展趋势随着科技的不断进步，生物科学作为一门重要的基础学科，不断涌现出各种各样的新奇理论与实践成果，而其中，仿生学无疑是一个备受瞩目的新兴领域。
仿生学是指借鉴生物学的原理和方法，将其应用于机械、电子、计算机、材料等领域，从而创造更加先进、高效、生物化的技术与产品。
在设计中，仿生学的应用越来越广泛，其原理和方法也得到了不断深入的研究和应用，成为当今最热门的设计理念之一。
本文将从仿生学的定义、应用案例及发展趋势三方面，剖析仿生学在设计中的应用与发展趋势。
一、仿生学的定义与基本原理仿生学，也称生物仿生学，是一种探究生物体结构、功能、行为等生物学特性，以及生物进化和生命演化规律，进而将这些原则应用于人造系统设计和技术创新的学科。
在仿生学中，最重要的是从生物的特有结构和特点中寻找启示，探究其运作原理，并将这些启示进行合理的应用和改造，使人工系统更加符合自然规律，更加适应自然环境。
仿生学发展的关键在于突破和突破限制，推动科技的进步和发展。
仿生学的基本原理可以总结为四个方面：形态仿生、结构仿生、功能仿生和协同仿生。
其中，形态仿生研究生物体的外形，或许是生物体进化和适应自然环境的重要原因，以找到符合自然界规律的形态。
结构仿生则探究生物体的组织结构和力学性质，例如树木或骨骼的结构，以建造能够承受复杂载荷的材料。
功能仿生则研究生物的各种生理功能和生物体的行为特点，例如飞鸟的飞行原理、鲸鱼的自然浮力和密度，进而把这些优点作为人工系统的设计原则和标准。
协同仿生是指多个生物之间的集体协作和行为，例如蜜蜂的集群行为和白蚁的组织协作，以及人工智能系统中的多智能体协作机制。
总之，仿生学依托于生物学的基础知识，探究生物体的独特魅力与生物特性，进而将这些原则应用于人造系统的设计和应用。
二、仿生学在设计中的应用仿生学的应用在实际设计中主要可以分为两个方面：产品设计和建筑设计。
1、产品设计方面仿生设计的一个重要应用方向是产品设计。
仿生设计的理念和发展趋势
仿生设计的理念和发展趋势
仿生设计是以自然界生物形态、结构、功能和行为为参照对象，将生物学原理应用于设计过程中的一种设计方法和理念。
1. 理念：
- 亲和性设计：仿生设计强调与自然界的和谐共生，通过模仿自然形式和特征，实现与环境和人类的亲和性。
- 优化设计：仿生设计通过学习和模仿自然界的演化和优化过程，追求最佳的结构和功能组合，提升设计的效率和性能。
- 可持续发展：仿生设计倡导以自然为师，将生物学原理运用于设计中，实现可持续发展，减少对环境的负面影响。
2. 发展趋势：
- 生物材料应用：生物界的材料具有许多特殊性质，如轻量、柔韧、耐用等，未来仿生设计可能更多地应用生物材料，打破传统设计的限制，创造更智能、高效的产品和建筑。
- 仿生机器人：仿生机器人将模仿生物的形态和行为，用于各种领域，如医疗、灾害救援、工业等。
未来的发展趋势是更加精密、智能、高效的仿生机器人。
- 生物能源利用：仿生设计可以从生物体的能量转化和利用中汲取灵感，开发新型的生物能源技术，实现可持续、清洁能源的利用。
- 生态城市规划：仿生设计可以通过模仿生态系统的自组织、适应性和循环利用原理，实现城市的生态化建设，打造可持续发展的生态城市。
总之，仿生设计的理念在未来将更加广泛应用于各个领域，通过与自然界的亲和性和优化设计，实现更高效、智能、可持续的设计解决方案。
仿生技术的原理与应用
仿生技术的原理与应用人类一直以来都在努力探索自然，从中汲取智慧，仿生学就是其中一种以自然为范本的技术。
它通过模仿自然界中动物、植物的结构、性能和生物化学过程等特征，来解决人类面临的各种问题。
在人类科技不断进步的今天，仿生技术被越来越多地应用到工业、医疗、军事等领域，成为推动科技发展的重要力量。
本文将探讨仿生技术的原理和应用。
一、仿生技术的原理仿生技术的核心在于模仿自然界中的生物体结构和功能。
在这个过程中，需要将生物体的组成部分进行分析和解构，找出其关键的结构或功能，并将这些知识应用到工程领域中。
1.结构模仿仿生技术通过分析生物体的形态、结构等特征，将其应用到机械结构设计中，例如利用鱼骨结构设计飞机梯形翼，提高其空气动力性能；利用蜜蜂巢穴结构设计建筑，提高建筑的抗压性和保温性等。
2.功能模仿仿生技术还能从生物体的功能上进行仿真，例如利用鲑鱼的游泳方式，研发鲸鱼式浮标，提高浮标的稳定性；利用蝴蝶尾翼的形态，设计改进飞行器机翼，提高航空器的操纵性等。
3.生物化学模仿仿生技术还能从生物体的化学过程中进行模仿，例如模仿蜗牛黏液的特性，研发具有类似自愈性的材料，用于智能手机防摔等领域；利用蝙蝠呼吸系统的结构，研发新型呼吸机器人，用于危险环境的探测和救援等。
二、仿生技术的应用仿生技术的应用领域非常广泛，以下就介绍几个典型的应用领域。
1.医疗领域仿生技术在医疗领域中有着广泛的应用。
例如仿生手术机器人，能够实现精准的微小切割和缝合，比传统手术更安全和精确；仿生义肢，通过人工智能技术和神经控制技术，能够模拟真实肢体的运动和行走，让截肢者重获健康和自由等。
2.军事领域仿生技术在军事领域拥有广泛的应用，例如仿生潜艇，可以模仿鲸鱼的形态和行动方式，减小水中阻力，增加隐蔽性；仿生机器人，可以模仿动物的移动方式和生物感官，用于情报搜集和侦察等。
3.工业领域在工业领域中，仿生技术也扮演着非常重要的角色，例如仿生涂层，模仿蝴蝶和蜥蜴的自清洁功能，可以延长建筑物和桥梁的使用寿命；仿生风扇，模仿鲸鱼尾鳍的形态，降低噪音和能耗。
仿生学材料的发展现状
仿生学材料的发展现状仿生学是模仿自然界生物体结构、功能和行为的科学，而仿生学材料则是通过仿生学的原理和方法，材料的组成和结构，从而实现特定的功能。
在过去的几年中，仿生学材料领域得到了迅速的发展，使得仿生学材料在生物医学、机器人、能源等应用领域展现出了巨大的潜力。
一、仿生学材料的种类仿生学材料主要分为三类：智能仿生材料、结构仿生材料和功能仿生材料。
智能仿生材料是指通过改变材料组成或结构，在外部刺激下实现物理学或化学学上的变化以及对环境的感知、反应和应变。
例如，形状记忆合金材料可以通过温度变化自主变形，某些高分子材料可以在外部刺激下调整材料的生物相容性、电学性能等特性。
结构仿生材料是指通过模仿天然物质的结构设计制造的一类材料。
结构仿生材料能够具有天然物质的优异力学性能及耐久性，并且可以同时控制材料的物理、化学和生物性质。
这种材料可以在集成电路、摩擦材料、电子学等领域中得到广泛应用。
功能仿生材料是指根据天然生物体的功能和机制设计的一种材料，其含有与天然材料相同的优异功能，例如仿生鳞片材料可以具有优异的防水性能，仿生蛇皮材料则可以具有非常好的摩擦性和柔韧性。
二、仿生学材料的应用在仿生学材料的应用中，医学是一个非常广泛的领域。
仿生材料可以用于制造人工心脏瓣膜和人工骨头，仿生材料还能用于细胞培养、组织修复等方面。
例如，超薄、高亲和力的仿生膜可以用作生物分离、人工肾脏和人工肝脏，较硬的复合仿生材料可以用作人工臂和人工脚。
在机器人领域，仿生学材料也有很大的应用潜力。
仿生材料可以被用于制造更加逼真和实用的机器人骨架和肌肉，从而可以为机器人带来更加优异的机动性和灵活性，并且可以为机器人制造出更为符合天然物体的机体能力。
在能源领域，仿生学材料也具有着重要的应用价值。
例如，太阳能电池可以被制造成仿生鳞片材料，模仿鱼鳞片的微观结构，使太阳能电池表面能抵抗液态水，从而提高太阳能电池的性能和稳定性。
三、仿生学材料的发展前景仿生学材料的发展前景非常的广阔，有很大的潜力。
仿生学的理念和应用
仿生学的理念和应用引言仿生学是对生物体结构和功能的模仿、仿制，应用于工程学、医学和科学研究等领域的学科。
作为一种新兴学科，它借鉴了自然界中的设计和演化，并将其与现代工程技术相结合。
仿生学的理念和应用为各个领域带来了许多创新性的思路和解决问题的方法。
1. 仿生学的发展历程仿生学始于20世纪初期，但真正开始受到广泛认可和应用是在20世纪60年代。
在这一时期，生物学家和工程师们开始合作，将生物学知识应用于机器设计和生产中。
最为成功的案例是生物钟，在这个过程中，借鉴了蜜蜂的舞蹈和细胞代谢循环的思路，开发出了一种可以自动调节人类睡眠节律的系统。
2. 仿生学的理念和应用2.1 结构仿生结构仿生是仿生学的一种重要应用方式，它考虑了生物体形态、质量和机能等多方面因素，并将之应用于建筑设计、道路规划、交通工具制造等领域。
在建筑领域中，借鉴了如蜘蛛网、竹林、树枝等自然结构，开发出了一系列轻型、高效的建筑材料，如玻璃纤维、夹层板和蜂窝板等。
这些材料具有自重轻、强度高、隔音隔热等优点。
2.2 功能仿生功能仿生是通过模仿生物体的某种功能特点，并将其应用于现实生活中的新技术和产品中。
例如，利用蜜蜂的视觉特征，开发出了一种可穿戴式设备，能够在视觉和语音交互的基础上识别附近的事物，辅助人们进行导航、定位和搜索等。
又如借鉴海豚的流线型身形，开发出了一种船舶涂料，能够降低水阻，提高航速和燃油使用效率。
2.3 生命化设计生命化设计是指以生物学系统为模型，将其应用到产品设计和工艺流程中的一种设计理念。
生命化设计十分注重产品的环境适应性、可持续性和安全性等方面。
例如，仿照花朵营养供应的方式，设计出一种智能化的土地肥料，能够根据当地土壤状况自动调配营养物质。
这种肥料不但不会污染环境，还有助于提高农作物的产量和质量。
3. 仿生学的应用前景随着工程技术的不断进步和仿生学理论的不断发展，仿生学的应用前景十分广阔。
例如，生物材料的研究和应用将会带来更具可持续性的建筑和交通工具；仿生机器人的研究和应用将有助于解决人工智能、空间探索和救援等方面的问题；仿生医学的研究和应用将有助于开发出更有效的药物和疫苗。
仿生学四年级
仿生学四年级一、什么是仿生学？仿生学是一门研究生物学和工程学的交叉学科，通过学习和模仿自然界中生物的结构、功能和行为，来解决工程和设计问题的学科。
二、仿生学的起源和发展仿生学的概念最早可以追溯到古希腊时期的亚里士多德，但直到二十世纪才成为一个独立的学科。
随着科技的进步和对自然界的深入研究，仿生学的发展变得越来越重要。
如今，仿生学已广泛应用于机器人技术、材料科学、建筑设计等领域。
三、仿生学的原理和方法1. 结构仿生：通过研究生物的结构，如鸟类的骨骼结构、昆虫的翅膀结构等，来设计出更轻巧、更强韧的材料和结构。
2. 功能仿生：研究生物的功能，如蝙蝠的声纳系统、鲨鱼的皮肤纹理等，来设计出更高效、更智能的工具和设备。
3. 行为仿生：通过观察生物的行为，如鸟类的群体行为、蚂蚁的分工合作等，来优化工程和管理系统。
四、仿生学的应用领域1. 仿生机器人：通过仿生学的原理和方法，设计出具有生物特征和功能的机器人，如模仿昆虫的飞行机器人、模仿蜘蛛的爬行机器人等。
2. 仿生材料：通过仿生学的原理和方法，开发出具有特殊功能和性能的材料，如仿鲨鱼皮肤的防污涂层、仿莲花叶的自清洁材料等。
3. 仿生建筑：通过仿生学的原理和方法，设计出更节能环保、更适应环境的建筑，如模仿蜂巢结构的建筑、模仿植物叶片的遮阳装置等。
4. 仿生智能：通过仿生学的原理和方法，开发出具有学习和适应能力的智能系统，如模仿脑神经网络的深度学习算法、模仿昆虫的群体智能算法等。
五、仿生学的意义和前景仿生学的研究可以为我们提供更多的灵感和解决问题的思路。
通过借鉴自然界的智慧，我们可以开发出更具创新性和可持续发展的技术和产品。
同时，仿生学的研究还有助于我们更好地了解和保护自然界，促进人与自然的和谐发展。
六、结语仿生学作为一门新兴的学科，正在不断发展壮大。
它不仅是一种学术研究，更是一种创新和设计的方法。
通过仿生学的研究，我们可以更好地理解自然界，创造出更好的工具和产品，推动科技和工程的进步。
仿生学的研究进展与未来方向
仿生学的研究进展与未来方向近年来，随着科技的快速发展，仿生学作为一门跨学科的新兴科研领域正逐渐成为学者和科技工作者争相研究的热点。
其将生物学、工程学、材料科学等学科的知识融合，将模仿自然的形态、结构、功能进行科学研究和技术应用，带来了诸多创新点和前沿技术。
本文旨在介绍仿生学这一新兴领域的研究进展以及对未来方向的探索。
一、仿生学的研究进展在仿生学这一领域中，研究对象多种多样，包括昆虫、鱼类、鸟类、哺乳动物等。
通过深入研究这些生物的结构构造、生理学特征以及生态环境，对其实现的功能进行模仿，仿生学研究者们已经在航空、船舶、汽车、医疗、智能机器人等领域实现了许多突破性的成果。
1. 生物翅膀的仿真研究在航空领域，仿生研究者们借鉴昆虫翅膀的特点，对航空器进行改进。
例如，研究者们发现昆虫翅膀表面具有一定形状的微观结构，可以降低表面粘附性，从而为降低空气阻力提供助力。
同时，仿生学的目标也是通过像自然一样的方法实现更高效的运动、适应复杂的环境情况，提高航空器的安全性和经济性。
2. 鲸鱼皮肤的仿生研究在船舶领域，仿生学也有较大应用。
通过深入研究鲸鱼的皮肤特征，设计出了具有远航特性的仿生船壳。
仿生技术可以使船体外表面光滑、阻力小，大大降低货船船体摩擦力及油耗，达到减少运输成本的效果。
3. 鱼类运动机制的仿生研究在机器人领域，仿生研究者们借鉴鱼类的运动机制设计水下机器人。
例如，仿生研究者们通过深入鱼类游泳的特点，设计出了仿生鱼类机器人。
这种机器人具备非常优秀的修正机制，它的尾鳍皮下和尾鳍表面都有连成一体的舵面。
二、仿生学的未来方向仿生学的未来发展趋势和方向是令人期待的。
以下是创新的三个方面：1. 智能化和自主化随着人工智能技术的不断提升，我们可以期待仿生机器人将以更加智能、更加自主的方式实现对环境的感知、分析和决策，更好地适应环境变化。
这也包括机器人将要更加具备自我修复能力，即通过仿生学研究出的材料和结构的电话重新构建和完善自身。
仿生学技术的应用与发展
仿生学技术的应用与发展随着科技的发展，人类对于仿生学技术越来越感兴趣。
仿生学技术是一种从动物和植物的自然界中，寻找对人类和社会有益的启发和原型，进行理解和借鉴，并利用科技手段实现的技术。
仿生学技术的应用和发展有很多方面，以下是本文的主要讨论内容。
一、仿生学技术在机器人领域的应用仿生学技术在机器人领域的应用是比较广泛的，特别是在机器人的运动控制方面。
仿生学技术让机器人能够模拟人类和动物的行为方式，从而更加自然的完成一些任务，比如爬行、游泳、跳跃等等。
同时，仿生机器人还能够更好地适应复杂的环境，比如在水下或者在不平坦的地表上运动时，仿生机器人的表现要更加出色。
另外，仿生学技术还被用于制作仿生手臂和仿生腿。
这些仿生肢体可以帮助人类完成一些特定的任务，比如救援、工程等等。
同时，仿生肢体还能够帮助失去双肢的人们恢复更多的日常功能。
二、仿生学技术在自然资源利用方面的应用仿生学技术在自然资源利用方面的应用也是比较广泛的。
比如，仿生学技术已经成功应用于风能、太阳能等多个领域。
仿生学技术可以让能源设备更加高效、稳定地产生能源，并将其储存，并且在使用完成后可进行可持续的回收利用，这有助于保护自然环境和能源资源的有效利用。
另外，仿生学技术还被用于保护自然资源。
比如，仿生生物技术已经开始应用于生态系统中，帮助研究生态系统的演替、繁殖与生存。
这些技术可以帮助我们更好地管理和保护生态系统，同时在生物多样性保护方面也能发挥重要作用。
三、仿生学技术在医疗领域的应用仿生学技术在医疗领域的应用也越来越多。
例如，仿生材料已经广泛应用于人工关节、义眼、心脏起搏器等设备。
仿生材料可以让医疗设备更加轻盈、耐用，并且更加适应人体需求。
同时，仿生学技术还可以解决医学领域中存在的一些问题。
比如，仿生学技术可以帮助解决器官匮乏问题，产生更多的人工器官来替代人体缺失的部分。
四、仿生学技术在农业领域的应用仿生学技术在农业领域的应用也取得了不少进展。
比如，仿生学技术被用于设计更加有效的喷雾器、播种机、收割机等农业机械。
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从结构仿生到生态仿生看仿生学的发展林 雁 (南京师范大学附属实验学校 江苏 210046)
师法自然是中国古代有名的哲学思想,而今科学技术的发展更证明了这一点。
1960年,美国科学家斯蒂尔经过长时间的观察研究,创立了仿生学(Bionics)。
从此,生物体的精巧结构,成了工程学有意模仿的对象,工程师们向生物学习,创造出众多高性能的器件。
进入21世纪,仿生学又朝着系统仿生的方向发展,为人类社会的可持续发展注入了新的活力。
科学家研究发现,生物器官结构之巧妙,能量的节省和工作性能之优越,是人造机器无法相比的。
这表明由选择进化磨合积累的功能,最符合大自然的和谐原则与优化原则。
1 蛛丝及贝壳结构的启示
生物器官结构和性能的优越,同生物材料的组织生产方式密切相关。
例如,人类生产的防弹纺织材料,要在高温高压的强酸中生成,条件极其苛刻。
而一种金色球形网蜘蛛,却能在常温下以水为介质,抽出比人造防弹材料坚韧得多的蛛丝,而且能被生物降解。
美国康奈而大学教授杰林斯领导的科学家小组,用核磁共振仪(N BR)拍了几百幅蜘蛛丝腺的照片,同光学显微镜切片进行对照研究,并把资料输入计算机,模拟出一只三维仿真蜘蛛。
在电脑中对仿真蜘蛛解剖研究,发现蛛丝蛋白质多聚体从腺体产生后,必须经过一段十分复杂的管道,分子在其中重新排列组合,形成了特殊的三级结构,才有如此的韧性。
一只贝壳具有高级陶瓷的强度,把它从高处跌下一般不会粉碎,如用很大的外力将它搞破,裂口也不象陶瓷那样平展。
把贝壳磨成极薄的片子在电子显微镜下观察,能见到贝壳是由一层叠一层的超薄碳酸钙晶片,与十亿分之一米直径的蛋白质分子粘合而成的。
这种结构在受压时,碳酸钙晶片可以在蛋白质分子间滑动变形,能像金属一般有延展性,使贝壳具有最大的强度。
科学家又研究了甲虫的甲壳,发现它的表皮是由埋在胶质中的蛋白质纤维组成,而且成对地呈螺旋组合重叠,都不对称,具有极大的抗冲击性。
生物在组成材料时,是从原子排列成分子,由分子装配成纤维或晶体一类中间成分,再形成各种组织,每一步都有精确的基因控制程序,做到天衣无缝。
而人在生产复杂材料时,只是由分子进行化学键的结合,与生物的组合相比,实在是太简单了。
科技人员模仿生物组织材料的方法,用双螺旋的不对称层叠排布石墨与环氧树指,生产出比传统碳纤维强度更好的机翼材料,生产出的机翼既轻、耐冲击又不容易变形,大大提高了飞机的性能。
2 DNA装配与分子机器
据推测,从30亿年前开始,生物就以DNA和RNA 核苷酸的多变排列,调控20种氨基酸原料合成各种蛋白质。
从理论上讲,生物可以合成任意长度的蛋白质。
但研究的结果表明,肽链误译率相当高。
如果是由500个氨基酸组成的蛋白质。
每4个这样的蛋白质分子就有一个是错误蛋白,这对于生命来讲是十分危险的。
生物体一方面令错误的蛋白质报废,一方面对合成进行控制,使合成的肽链很短,再由多条链(亚基)组合成蛋白质。
刚合成的蛋白质是线性的肽链,必须经过修饰程序的加工,折叠成具有多级结构、稳定功能的复合体。
生物分子的自组装就是这样既保证了产品的特异性,又使产品维持一定的几何形状。
生物学家还了解到,蛋白质分子是一种刚柔互补的分子,脯氨酸的存在增加了蛋白质的刚性,甘氨酸则使蛋白质具有柔性。
蛋白质中还有一种异构酶,能根据其它蛋白质的存在而调整自己的结构,进而增强蛋白质的整体功能。
当今兴起的纳米技术,是一种制备纳米材料和纳米级微型机器技术,特别是纳米级组装能生产出提纯分子的纳米泵、分子大小的计算机等纳米器件是制造业的一次大革命。
由于加工的部件是一些原子和分子,即使是用电子显微镜进行操作或用激光镊子技术,部件的捕捉与定位装配也是相当困难的。
如果仿照细胞生物化学反应的过程来进行纳米级生产,就要容易得多,这就是分子制造领域里的仿生技术,一种高度自动化的按模板进行自组装的技术。
模仿DNA指挥合成生物分子过程的纳米仿生,是一种刚提上研究日程的未来技术,即使与当今最先进的制造技术相比,也有很大的超前性,它代表了高新制造的发展方向。
3 梦圆伊甸园的生态仿生
人类的物质生产,从后工业时代到信息时代,创造了巨大的财富,但是这些物质生产均是以消耗地球资源为代价的。
在生产过程中,人类只将很少一部分原材料变成产品,大部分原材料当作废物排到地球环境中。
就拿新兴的信息产业来说,目前全世界的硅年产量为80万吨,其中仅有少部分变成超净的电子用硅,这其中又只有0.093%做成了芯片,0.4%变成光电池,大部分以废物的形式丢弃。
在生产这些芯片中,消耗的30万吨以上的酸碱洗液,也作为废物排到了环境
昆虫性外激素与害虫防治
刘 流 (甘肃省天水师范学院化学化工研究所 741000)
郭红英 (甘肃省天水市秦城区教研室生化组 741000)
摘 要 昆虫性外激素是昆虫间吸引异性进行交尾、繁殖后代的重要化学物质,利用天然的或人工合成的昆虫性诱剂及类似物,可有 效地防治害虫。
关键词 昆虫 性外激素 害虫防治
在自然界,许多昆虫已发展出一种以交换气味为基础的实质性“语言”。
这些昆虫有发育很健全的臭腺,它们担任着合成和释放化学物质的任务,这些化学物质被称为外激素(或称信息素),它们由昆虫释放后,一旦被同种的其它成员觉察,就引起一种专一的、特征性的响应。
而其中最主要的昆虫外激素是性外激素(或称性信息素,Sexpheromone),它是由同种中的雌性,或少数情况下由雄性释放,以引诱同种成员中的异性昆虫,达到交尾之目的。
用人工提取、合成的性外激素或类似物防治害虫时,通常叫昆虫性引诱剂,简称性诱剂。
早在1873年人们就发现了昆虫雌雄之间的引诱现象,直到1959年Butenandt等在经过了20余年的努力之后,最终成功地从50万只雌性处女蚕蛾中分离出12mg性外激素———蚕蛾醇(bombykol)的衍生物,并确定了其结构。
实验表明,1×10-12μg
的蚕蛾醇即可使雄性蚕蛾兴奋,它是从昆虫中发现并提取的第一个性外激素。
由于昆虫中性外激素含量极少,如鳞翅目昆虫,每个个体的含量约在1×10-4～1×10-2μg之间,要分离出一定的量供结构研究十分困难。
但由于科学技术的发展,尤其是高场超导核磁仪器和立体合成选择技术的出现和发展,近20年来,昆虫性外激素的结
中。
由于三废的污染已经危及人类的生存,各国政府不得不化大量的钱财来进行治理。
但是,治理的结果只是使污染物一级一级转移,不能根本解决系统的环境问题。
70年代末,一些科学家提出了清洁生产,通过科学的设计、工艺流程的改造,减少废物的排放,或是达到零排放。
这在一定程度上减轻了环境的压力,但却不能从整体上解决全球的环境问题,环境污染成了各国政府和科学家的一块心病。
进入90年代后,一些有创见的科学家提出了“产业生态学”的概念,认为人类的物质生产,必须向大自然生态系统学习,方能做到真实意义上的可持续发展。
自然生态系统中的物质和能量,由于食物链、食物网的联系总能充分利用,几乎不能产生废物。
初级生产者积累的营养物质,为各级消费者提供充足的食物,分解者把各级消费者的代谢产物和遗体转化为无机盐,供生产者吸收利用。
人类的物质生产也应像自然生态系统一样,实现物质的闭路循环,不同的行业之间应该横向共生,为废物找到下一级的“分解者”,建立产业系统的“食物链”或“食物网”,使上一级的排出物成为下一级的生产原料,从而实现物质的再生循环和分层利用。
模仿生态系统的物质循环组织生产,各行业必须选用能再循环的原材料,在生产中要尽量降低能耗和水耗,生产过程应该对人和自然生态系统没有重大的危害;产品的包装必须是能再生的材料,产品的使用做到节能、对环境没有影响;使用后有的部件能重复利用或回收进入再循环。
更重要的是,上一个工厂的废弃物应成为与此相关的下游工厂的原材料。
许多发达国家正按这种模式建立生态产业园,在产业园里各个工厂形成互利共生的网络,实行物流的闭路循环,使物质能量得到最大程度的利用,实现整个系统的零排放。
在这一方面,丹麦的卡伦堡镇是一个典型。
该镇将发电厂、炼油厂、生物技术制品厂、塑料板厂、硫酸厂、水泥厂、种植养殖、园艺和居民的供热系统组成一个工农业生态网,使废水、废气、工厂的各种副产品,成了原材料。
不但使废物的排放减少到最小,企业间的横向合作还大大节省了开支,全镇每年增收均达1000万美元。
目前,全世界有数十个生态产业园在规划建设中。
生态仿生,是宏观生物学给人的启示,是一种更为高级的系统仿生。
科学家们认为,人类的环境难题最终会在生态产业园的发展中得到解决。
仿生学从结构仿生到生态系统仿生的发展,说明人向大自然的学习是无止境的。
演化了几十亿年的大自然,从它的基因库、微观的生命运动至宏观的生态系统,都是人类的老师。