神奇的仿生學

本刊編輯部 匯編

你已經知道雷達的發明是受了蝙蝠的啟發，那你知道直升機的發明與苜蓿螺旋狀果實之間的關聯嗎？據悉，列奧納多·達·芬奇是在觀察到苜蓿螺旋狀果實后受到啟發，才繪制出了直升機的草圖！如果你留心觀察，將會發現更多大自然與科學發明之間的關聯——

螢火蟲和冷光燈：發光不發熱的秘密

晉朝時，窮苦人家的孩子車胤，將螢火蟲放入很薄很薄的布口袋中，借用螢火蟲發的光進行夜讀，最終成為有學問的人。這是我們熟知的“囊螢”的故事。在感慨車胤勤奮好學的同時，我們其實可以試著提出一些問題：螢火蟲為什么會發光？這種光產生的熱量為何沒有把薄薄的布料損毀……

科學家們找到了問題的答案。原來，位于螢火蟲腹部的發光器由表皮層、發光層和反光層組成，發光層內有幾千個發光細胞，每個細胞里都含有熒光素和熒光酶。熒光素在熒光酶的作用下，與氧氣發生反應。反應過程中所產生能量的98%以光的形式釋放出來，只有2%變成熱量。螢火幾乎不發熱，于是科學家把它稱做“冷光”。

科學家根據螢火蟲發光的原理，通過合成熒光素、熒光酶等物質，制成了冷光燈。冷光燈可以在充滿瓦斯的礦井中充當日光燈，也可以作為深水作業的潛水員和工人的照明用燈。

荷葉和自潔涂料：“出淤泥而不染”的條件

人們早就認識到了蓮花的自潔功能。宋代周敦頤在《愛蓮說》中就曾稱贊其“出淤泥而不染”，只是他并沒有說明蓮花的自潔作用是如何進行的。

螢火蟲

荷葉

蝴蝶

20 世紀80 年代，德國波恩大學的植物學家威廉·巴特洛特和他的助手發現，蓮葉表面有兩個特性：第一，表面由不透水的材料組成，上面還有一層蠟膜，這就意味著水很難停留在表面。第二，表面并不光滑，長滿了絨毛。

蓮葉表面的絨毛結構使得灰塵和蓮葉的接觸面積減小，因此也減小了灰塵和蓮葉之間的吸附力。當水滴落在蓮葉上，會在絨毛的作用下凝成球狀結構。水滴裹著灰塵滾落下來時，清潔了蓮葉上的污垢。

巴特洛特和助手基于這一發現，成功研制出了具有自潔功能的外墻涂料。如今，自潔涂料已經廣泛應用于我們的日常生活。

蝴蝶和溫控系統：不隨環境改變溫度的啟示

人造地球衛星在太空遨游時，周遭的溫度隨時都在發生變化。溫度的驟升驟降很容易損壞衛星上的精密儀器儀表。在很長一段時間里，航天科學家為此傷透了腦筋。幸好，科學家們從蝴蝶的身上得到啟示，發明了一種溫控系統。

蝴蝶翅膀的上下兩面排列著密密麻麻的鱗片。這些鱗片可以吸收和散發熱量，以便維持蝴蝶的體溫。當陽光直射，氣溫升高時，蝴蝶身體表面的鱗片會自動張開，以減小太陽光照射的角度，吸收的太陽光能量就隨之減少；當外界氣溫下降時，這些鱗片又會自動閉合，緊貼住蝴蝶的體表，讓太陽光直射整個鱗片，從而使蝴蝶能夠吸收更多的太陽光能量。這樣，蝴蝶便可以在外界溫度有較大變化的情況下，使自己的體溫控制在一個正常范圍之內。

根據蝴蝶的溫度控制原理，科學家們設計出了一種與蝴蝶鱗片極相似的衛星控溫系統，使得衛星的溫度被控制在安全的范圍內。