神奇的仿生学

本刊编辑部 汇编

你已经知道雷达的发明是受了蝙蝠的启发，那你知道直升机的发明与苜蓿螺旋状果实之间的关联吗？据悉，列奥纳多·达·芬奇是在观察到苜蓿螺旋状果实后受到启发，才绘制出了直升机的草图！如果你留心观察，将会发现更多大自然与科学发明之间的关联——

萤火虫和冷光灯：发光不发热的秘密

晋朝时，穷苦人家的孩子车胤，将萤火虫放入很薄很薄的布口袋中，借用萤火虫发的光进行夜读，最终成为有学问的人。这是我们熟知的“囊萤”的故事。在感慨车胤勤奋好学的同时，我们其实可以试着提出一些问题：萤火虫为什么会发光？这种光产生的热量为何没有把薄薄的布料损毁……

科学家们找到了问题的答案。原来，位于萤火虫腹部的发光器由表皮层、发光层和反光层组成，发光层内有几千个发光细胞，每个细胞里都含有荧光素和荧光酶。荧光素在荧光酶的作用下，与氧气发生反应。反应过程中所产生能量的98%以光的形式释放出来，只有2%变成热量。萤火几乎不发热，于是科学家把它称做“冷光”。

科学家根据萤火虫发光的原理，通过合成荧光素、荧光酶等物质，制成了冷光灯。冷光灯可以在充满瓦斯的矿井中充当日光灯，也可以作为深水作业的潜水员和工人的照明用灯。

荷叶和自洁涂料：“出淤泥而不染”的条件

人们早就认识到了莲花的自洁功能。宋代周敦颐在《爱莲说》中就曾称赞其“出淤泥而不染”，只是他并没有说明莲花的自洁作用是如何进行的。

萤火虫

荷叶

蝴蝶

20 世纪80 年代，德国波恩大学的植物学家威廉·巴特洛特和他的助手发现，莲叶表面有两个特性：第一，表面由不透水的材料组成，上面还有一层蜡膜，这就意味着水很难停留在表面。第二，表面并不光滑，长满了绒毛。

莲叶表面的绒毛结构使得灰尘和莲叶的接触面积减小，因此也减小了灰尘和莲叶之间的吸附力。当水滴落在莲叶上，会在绒毛的作用下凝成球状结构。水滴裹着灰尘滚落下来时，清洁了莲叶上的污垢。

巴特洛特和助手基于这一发现，成功研制出了具有自洁功能的外墙涂料。如今，自洁涂料已经广泛应用于我们的日常生活。

蝴蝶和温控系统：不随环境改变温度的启示

人造地球卫星在太空遨游时，周遭的温度随时都在发生变化。温度的骤升骤降很容易损坏卫星上的精密仪器仪表。在很长一段时间里，航天科学家为此伤透了脑筋。幸好，科学家们从蝴蝶的身上得到启示，发明了一种温控系统。

蝴蝶翅膀的上下两面排列着密密麻麻的鳞片。这些鳞片可以吸收和散发热量，以便维持蝴蝶的体温。当阳光直射，气温升高时，蝴蝶身体表面的鳞片会自动张开，以减小太阳光照射的角度，吸收的太阳光能量就随之减少；当外界气温下降时，这些鳞片又会自动闭合，紧贴住蝴蝶的体表，让太阳光直射整个鳞片，从而使蝴蝶能够吸收更多的太阳光能量。这样，蝴蝶便可以在外界温度有较大变化的情况下，使自己的体温控制在一个正常范围之内。

根据蝴蝶的温度控制原理，科学家们设计出了一种与蝴蝶鳞片极相似的卫星控温系统，使得卫星的温度被控制在安全的范围内。