蜥蜴仿生谈
- 格式：pdf
- 大小：64.27 KB
- 文档页数：3
这种生物耦合现象也是 工业仿生研究的重点，例如 在水泥生产上，水泥粉磨系 统是水泥生产的重要核心部 件，其磨损与脱落是制约水 泥生产的重大技术难题。而 通过模仿沙漠蜥蜴体表形成 刚柔耦合的多层耐磨结构， 为磨 辊 的 制 备 开 辟 了 一 条 新 途 径 。科 学 家 通 过 形 态 、结 构 和材料的合理耦合，研制成 功了多元耦合仿生磨辊生产 新工艺，改善了水泥粉磨系 统核心部件的耐磨性能。
受壁虎的启发，科学家 发明了一种具有防水功能的 强力医用绷带，可以广泛地 应用于外科手术和修复伤口 等方面。 他 们 利用计算机技 术，模拟壁虎足掌底部的结构， 在绷带表面上“刻制”出很多极 其微小的丘壑，使这种绷带的附 着力大大增强，能紧贴人体组 织。此外，这种绷带由生物橡 胶 制成，即使留在体内，也可 自 动生物降解。
动物的再生能力一直是 仿生学研究的重点。不久前， 美国一位老人的手指尖被不 慎切断，科学家把一种混有 蛋白质和结缔组织的“再 生 粉 末 ”撒 到 伤 口 上 ，使 人 惊讶万分的是，他的手指 尖在 ４ 周后竟然慢慢地重 新 长 了 出 来 。科 学 家 相 信 ， 人体内的每个组织中都存 在着有再生能力的细胞， 他们需要做的就是找到这 些 细 胞 ，并“ 命 令 ”它 们 进 行再生工作。
飞檐走壁
壁虎能在光滑如镜的墙 面 或 天 花 板 上 穿 梭 自 如 ，甚 至用一只脚在天花板上倒 挂 。它 可 以 轻 易 附 着 和 剥 离 ，
不会在爬过的表面留下任何 痕 迹 。 这 种“ 飞 檐 走 壁 ”的 功 夫常常令人不解。
“ 壁 虎 漫 步 ”靠 的 不 是 吸 盘，而是它每只脚底下所具 有的 ２００ 万根细小绒毛 。每 根绒毛根部有几十微米粗， 而顶端又分成数十万个更细 更弯的绒毛，直径仅几百纳 米 ，其 末 梢 延 展 成 扁 平 形 ，形 成 微 小 的“ 刮 板 ”，黏 性 非 常 强。这些数量达数十亿的刮 板看起来就像长在绒毛顶端 的花椰菜，为壁虎大面积地 贴近墙面提供附着点，从而 支撑其体重。这种特殊的黏 着力是由壁虎脚底下大量的 绒毛与物体表面分子之间产 生的“范德华力”累积而成 的 。“ 范 德 华 力 ”是 中 性 分 子 彼此距离非常近时，所产生 的一种微弱的静电作用力。 而且，这种附着力具有可逆 性 ，可 通 过“ 剥 落 ”轻 易 打 破 ， 就像撕开胶带一样。
因此，蜥蜴家族引起了 越来越多的生物学家、生态 学家的关注和研究，逐渐揭 开了它们从前鲜为人知的奥 秘。它们的诸多本领也成为 了仿生学专家进行探究和模 仿的对象。
断尾再生
蜥蜴在遭遇敌害时会自 断其尾，断尾不停跳动吸引 了捕食者的注意，自己便能
逃之夭夭，而且生还之后 ，它 的尾巴还能再生。这是由于 在它的尾椎骨中有一个光滑 的关节面，把前后半个尾椎 骨连接起来，这个地方的肌 肉、皮肤、鳞片都比较薄 而 松 弛，所以在尾巴受到攻击时 就可以通过剧烈摆动身体和 尾 部 肌 肉 强 有 力 的 收 缩 ，造 成尾椎骨在关节面处发生断 裂。由于尾巴不是单纯以脂 肪的形式贮存能量，而是形 成更容易释放能量的糖原化 脂肪，所以刚断下来的尾巴 的神经和肌肉都保持着一定 的功能，会在 地上颤动不停 ， 因而起到了转移捕食者视线 的作用。
防沙耐磨
对于生活在沙漠中的蜥 蜴来说，其体表的鳞片能起 到保护身体、防止水分散失 等作用。它们布满鳞片的体
北 方 人·２０１６·１１·Ａ
４６
探
索·
自然
!!!!!!!!!!!!!
表通常是由单个鳞片的材料 和形态、鳞片的排布方式以 及皮肤的多层结构三者构成 的一个复合系统。
鳞片的形状多种多样， 主 要 分 为 四 边 形 、六 边 形 、菱 形等，鳞片中部均有不同程 度的突起。这些鳞片通过不 同的方式排列，主要可分为 覆瓦状排列与正六边形排列 两种，其他的排列方式均由 这两种方式变换而成。皮肤 的多层结构包括外部的角皮 层、角质层所构成的硬壳支 撑体以及填充于硬壳内部的 较软的结缔组织。当体表 受 力时，这种复合结构可形 成 多 方 向 受 压 的 状 况 ，延 缓因压力而造成的纵向开 裂，因而具有较高的承载 能力，特别是有着优良的 耐 气 、 固两相流冲蚀的能 力 。 因 此 ，这 种 形 态 、结 构 相 耦合使沙漠蜥蜴的体表具有 优异的耐受沙粒冲蚀磨损的 作用。
断尾以后，自残面的伤 口很快就会愈合，形成一个 尾芽基，经过一段细胞分裂 增长时期，然后转入形成鳞 片的分化阶段，最后便长出 一条崭新的再生尾，只是与 原来的尾巴相比，显得比较 短而粗。
蜥蜴的尾巴为什么能再 生呢？原来，生物体的细胞在 分化后，就组成了不同的器
官，有了不同的特殊 功 能 ，成 为只能干好某一项工作的 “专门人才 ”； 而 许 多 没 有 分 化的细 胞则是 “ 多 面 手 ”，能 根据身体的需要改变其“专 长”。当蜥蜴 的 尾 巴 受 伤 后 ， “多面手”细胞就转 移 到 受 伤 部位，齐心协力地造出一条 新尾巴。
探
索·
自然
!!!!!!!!!!!!!
行动物中， 蜥蜴是最为兴盛的一个大家 族，全世界大约有三千多种 ， 我国已知的有一百五十多 种 。 蜥 蜴 家 族 中 的 避 役— —— “ 变 色 龙 ” 一 支 最 为 著 名 ，不 过家族中的其他成员也各自 成功地演化出多姿多彩的野 外生存本领：壁虎喜欢在墙 壁上穿梭，树蜥能够在树干 上攀援，飞蜥依靠前后肢之 间发达的皮膜在树林中滑 翔，蛇蜥利用光滑的身体在 地 下 穴 居 ，麻 蜥 、草 蜥 、石 龙 子等善于在地面飞奔，而斑 冠鬣蜥甚至能在水面上自由 “行走”……
科学家还利用纳米材料 开 发 出 具 有 高 效 、可 逆 、干 性 附着等特性的超级黏合材 料—— —“壁虎皮肤 ”。这种仿 生材料可以广泛地应用到我 们的生活中，例如制造出足 球和板球守门员使用的黏性 超强的手套以及抓地更牢的 运 动 鞋 、登 山 设 备 ，制 作 在 雨
雪气候中不再打滑的汽车轮 胎 ，将 电 视 机 、电 脑 显 示 器 等 电子产品等随意附着于墙面 并随时根据需要分离等等。 在影视拍摄中，无需借助电 脑特技，演员们就能真正在 摩天大楼的玻璃幕墙上一展 身手了。
受壁虎的启发，科学家 发明了一种具有防水功能的 强力医用绷带，可以广泛地 应用于外科手术和修复伤口 等方面。 他 们 利用计算机技 术，模拟壁虎足掌底部的结构， 在绷带表面上“刻制”出很多极 其微小的丘壑，使这种绷带的附 着力大大增强，能紧贴人体组 织。此外，这种绷带由生物橡 胶 制成，即使留在体内，也可 自 动生物降解。
动物的再生能力一直是 仿生学研究的重点。不久前， 美国一位老人的手指尖被不 慎切断，科学家把一种混有 蛋白质和结缔组织的“再 生 粉 末 ”撒 到 伤 口 上 ，使 人 惊讶万分的是，他的手指 尖在 ４ 周后竟然慢慢地重 新 长 了 出 来 。科 学 家 相 信 ， 人体内的每个组织中都存 在着有再生能力的细胞， 他们需要做的就是找到这 些 细 胞 ，并“ 命 令 ”它 们 进 行再生工作。
飞檐走壁
壁虎能在光滑如镜的墙 面 或 天 花 板 上 穿 梭 自 如 ，甚 至用一只脚在天花板上倒 挂 。它 可 以 轻 易 附 着 和 剥 离 ，
不会在爬过的表面留下任何 痕 迹 。 这 种“ 飞 檐 走 壁 ”的 功 夫常常令人不解。
“ 壁 虎 漫 步 ”靠 的 不 是 吸 盘，而是它每只脚底下所具 有的 ２００ 万根细小绒毛 。每 根绒毛根部有几十微米粗， 而顶端又分成数十万个更细 更弯的绒毛，直径仅几百纳 米 ，其 末 梢 延 展 成 扁 平 形 ，形 成 微 小 的“ 刮 板 ”，黏 性 非 常 强。这些数量达数十亿的刮 板看起来就像长在绒毛顶端 的花椰菜，为壁虎大面积地 贴近墙面提供附着点，从而 支撑其体重。这种特殊的黏 着力是由壁虎脚底下大量的 绒毛与物体表面分子之间产 生的“范德华力”累积而成 的 。“ 范 德 华 力 ”是 中 性 分 子 彼此距离非常近时，所产生 的一种微弱的静电作用力。 而且，这种附着力具有可逆 性 ，可 通 过“ 剥 落 ”轻 易 打 破 ， 就像撕开胶带一样。
因此，蜥蜴家族引起了 越来越多的生物学家、生态 学家的关注和研究，逐渐揭 开了它们从前鲜为人知的奥 秘。它们的诸多本领也成为 了仿生学专家进行探究和模 仿的对象。
断尾再生
蜥蜴在遭遇敌害时会自 断其尾，断尾不停跳动吸引 了捕食者的注意，自己便能
逃之夭夭，而且生还之后 ，它 的尾巴还能再生。这是由于 在它的尾椎骨中有一个光滑 的关节面，把前后半个尾椎 骨连接起来，这个地方的肌 肉、皮肤、鳞片都比较薄 而 松 弛，所以在尾巴受到攻击时 就可以通过剧烈摆动身体和 尾 部 肌 肉 强 有 力 的 收 缩 ，造 成尾椎骨在关节面处发生断 裂。由于尾巴不是单纯以脂 肪的形式贮存能量，而是形 成更容易释放能量的糖原化 脂肪，所以刚断下来的尾巴 的神经和肌肉都保持着一定 的功能，会在 地上颤动不停 ， 因而起到了转移捕食者视线 的作用。
防沙耐磨
对于生活在沙漠中的蜥 蜴来说，其体表的鳞片能起 到保护身体、防止水分散失 等作用。它们布满鳞片的体
北 方 人·２０１６·１１·Ａ
４６
探
索·
自然
!!!!!!!!!!!!!
表通常是由单个鳞片的材料 和形态、鳞片的排布方式以 及皮肤的多层结构三者构成 的一个复合系统。
鳞片的形状多种多样， 主 要 分 为 四 边 形 、六 边 形 、菱 形等，鳞片中部均有不同程 度的突起。这些鳞片通过不 同的方式排列，主要可分为 覆瓦状排列与正六边形排列 两种，其他的排列方式均由 这两种方式变换而成。皮肤 的多层结构包括外部的角皮 层、角质层所构成的硬壳支 撑体以及填充于硬壳内部的 较软的结缔组织。当体表 受 力时，这种复合结构可形 成 多 方 向 受 压 的 状 况 ，延 缓因压力而造成的纵向开 裂，因而具有较高的承载 能力，特别是有着优良的 耐 气 、 固两相流冲蚀的能 力 。 因 此 ，这 种 形 态 、结 构 相 耦合使沙漠蜥蜴的体表具有 优异的耐受沙粒冲蚀磨损的 作用。
断尾以后，自残面的伤 口很快就会愈合，形成一个 尾芽基，经过一段细胞分裂 增长时期，然后转入形成鳞 片的分化阶段，最后便长出 一条崭新的再生尾，只是与 原来的尾巴相比，显得比较 短而粗。
蜥蜴的尾巴为什么能再 生呢？原来，生物体的细胞在 分化后，就组成了不同的器
官，有了不同的特殊 功 能 ，成 为只能干好某一项工作的 “专门人才 ”； 而 许 多 没 有 分 化的细 胞则是 “ 多 面 手 ”，能 根据身体的需要改变其“专 长”。当蜥蜴 的 尾 巴 受 伤 后 ， “多面手”细胞就转 移 到 受 伤 部位，齐心协力地造出一条 新尾巴。
探
索·
自然
!!!!!!!!!!!!!
行动物中， 蜥蜴是最为兴盛的一个大家 族，全世界大约有三千多种 ， 我国已知的有一百五十多 种 。 蜥 蜴 家 族 中 的 避 役— —— “ 变 色 龙 ” 一 支 最 为 著 名 ，不 过家族中的其他成员也各自 成功地演化出多姿多彩的野 外生存本领：壁虎喜欢在墙 壁上穿梭，树蜥能够在树干 上攀援，飞蜥依靠前后肢之 间发达的皮膜在树林中滑 翔，蛇蜥利用光滑的身体在 地 下 穴 居 ，麻 蜥 、草 蜥 、石 龙 子等善于在地面飞奔，而斑 冠鬣蜥甚至能在水面上自由 “行走”……
科学家还利用纳米材料 开 发 出 具 有 高 效 、可 逆 、干 性 附着等特性的超级黏合材 料—— —“壁虎皮肤 ”。这种仿 生材料可以广泛地应用到我 们的生活中，例如制造出足 球和板球守门员使用的黏性 超强的手套以及抓地更牢的 运 动 鞋 、登 山 设 备 ，制 作 在 雨
雪气候中不再打滑的汽车轮 胎 ，将 电 视 机 、电 脑 显 示 器 等 电子产品等随意附着于墙面 并随时根据需要分离等等。 在影视拍摄中，无需借助电 脑特技，演员们就能真正在 摩天大楼的玻璃幕墙上一展 身手了。
