经过一个学期的学科专题学习,我对植保专业的认识又更深了一层,对作为一个植保专业的学子来说这让我感觉肩上的担子又重了一分。
这学期一共讲了六次有关植保研究新方向的内容,分别是昆虫迁飞,昆虫仿生,昆虫基因组学,植物微生物互作与现代生命科学,杂草抗药性和新农药的研究与开发。这些都是比较高端的技术,在听课过程中虽然不能完全听懂,但是这也让我产生了兴趣。
其中我最感兴趣的是昆虫仿生。下面我就把我在课上以及课后学到和搜集到的资料一起和大家分享下。
仿生学大约从1960年才开始使用。生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多,仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。昆虫仿生学,既利用昆虫的某些生存特性,实现人类在科学及工业上的成功。昆虫个体小,种类和数量庞大,占现存动物的75%以上,遍布全世界。它们有各自的生存绝技,有些技能连人类也自叹不如。较为大家熟知的昆虫仿生学例子比如,蜻蜓与飞机。
首先,还是和大家一起了解蜻蜓到底和飞机有着怎样的联系,蜻蜓通过翅膀振动可产生不同与周围大气的局部不稳定气流,并利用气流产生的涡流来使自己上升。蜻蜓能在很小的推力下翱翔,不但可向前飞行,还能向后和左右两侧飞行,其向前飞行速度可达72km/h。此外,蜻蜓的飞行行为简单,仅靠两对翅膀不停的拍打,科学家据此结构基础成功研制了直升飞机。飞机在高速飞行时,常会引起剧烈振动,甚至有时会折断机翼而引起飞机失事。蜻蜓依靠加重的翅膀在高速飞行时安然无恙,于是人们仿效蜻蜓在飞机的两翼加上了平衡中锤,解决了因高速飞行而引起震动这个令人棘手的问题。
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。
人类对生活品质的追求总分是孜孜不倦,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。
在众多的发光动物中,萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色,光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率,而且发出的冷光一般都很柔和,很适合人类的眼睛,光的强度也比较高。因此,生物光是一种人类理想的光。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。现在,人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光,作为安全照明用。
美丽优雅的蝴蝶在仿生学应用中也由来已久。五彩的蝴蝶锦色粲然,如重月纹凤蝶、褐脉金斑蝶等,尤其是萤光翼凤蝶,其后翅在阳光下时而金黄,时而翠绿,有时还由紫变蓝。科学家通过对蝴蝶色彩的研究,为军事防御带来了极大的裨益。在二战期间,德军包围了列宁格勒,企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施。苏联昆虫学家施万维奇根据当时人们对伪装缺乏认识的情况,提出利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理,在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装。因此,尽管德军费尽心机,但列宁格勒的军事基地仍安然无惹,为赢得最后的胜利奠定了坚实的基础。根据同样的原理,后来人们还生产出了迷彩服,大大减少了战斗中的伤亡。
昆虫仿生学的应用还在家具和建筑领域有广泛的应用。设计仿生学作为一种人类进行设计创作活动与自然界的锲合点,它既可使人类的生存环境与自然达到高度统一,又能够为人们的日常工作与生活带来便利,带来美!
造物者是最杰出的设计师,它创造了蝴蝶美丽的翅膀,蜻蜓亭亭玉立的姿态。而这都将成为打开设计师灵感的钥匙。昆虫在建筑结构方面的应用也随处可见如悬索桥的结构源于蜘蛛结网、钢结构的建筑结构仿制于蜂巢
昆虫在亿万年的进化过程中,随着环境的变迁而逐渐进化,都在不同的程度的发展着各自的生存本领。随着社会的发展,人们对昆虫的各种生命活动掌握的越来越多。昆虫在人类生活中的应用,也将越来越广泛。人类的生活也将因此变得更加的多姿多彩。让我们一起期待,我们生活的改变。