Fin dall'inizio dell'umanità, le persone non smettono mai di stupirsi delle innovazioni della natura. Migliaia di anni fa, gli antenati umani hanno copiato il modo in cui i predatori inseguivano e cacciavano. E anche adesso, con tutti moderne tecnologie la natura non ha perso il suo fascino. Numerose invenzioni sono state ispirate da tecniche trovate nel regno vegetale e animale.
La pioggia è molto rara nel deserto africano del Namib, ma ogni mattina la nebbia scende sulle dune di sabbia. Queste sono le condizioni ideali per lo scarabeo del deserto della Namibia. Quando le goccioline d'acqua della nebbia si accumulano sul guscio dello scarabeo, scendono lungo creste idrorepellenti verso la sua testa. Man mano che l'umidità si accumula, le goccioline diventano più grandi e scivolano verso la bocca dello scarafaggio, permettendogli di dissetarsi. Ingegneri del Massachusetts Istituto di Tecnologia preso in prestito invenzione naturale per creare un materiale in grado di raccogliere l'acqua dall'aria. È fatto di vetro e plastica ed è pieno di minuscole creste, cioè è molto simile a una spugna. Tuttavia, il materiale è molto economico e può essere creato stampando punti idrofili su fogli di materiali idrofobici.
Il lavoro dei medici sarebbe sicuramente molto più facile se i medici potessero entrare nel corpo del paziente e determinare la causa esatta del suo dolore o della sua malattia. La tecnologia di imaging spesso si traduce in immagini eccessivamente granulose e a bassa risoluzione e le macchine per la risonanza magnetica sono ingombranti e costose. Grazie all'invenzione di robot abbastanza piccoli da poter nuotare nel sangue, la medicina potrebbe diventare molto più semplice. Cyberplasm è un robot che è "vivo" in un certo senso. Il robot è dotato di sensori realizzati con cellule di mammiferi viventi e alimentati con glucosio.
La proboscide di un elefante è composta da oltre 40.000 muscoli ed è agile come mano umana. Il suo design versatile ha ispirato la creazione di un braccio robotico. L'azienda tedesca Festo ha sviluppato il Bionic Handling Assistant, un arto che combina capacità umane e progressi tecnologici. Il robot, che ha quattro artigli di metallo, impara tutto proprio come un bambino umano, per tentativi ed errori. Cercando costantemente di catturare vari oggetti, gradualmente "capisce" quali muscoli del "tronco" in poliammide deve muovere.
Quando i treni giapponesi estremamente veloci escono dal tunnel ad alta velocità, creano un botto assordante a causa della forma del muso del treno. Dopotutto, a questa velocità, il treno nel tunnel crea davanti a sé un muro di aria compressa, che rallenta il treno e aumenta il consumo di carburante. Birds ha suggerito una via d'uscita a questo problema. Il martin pescatore vanta un becco aerodinamico che facilita la cattura del pesce. Grazie alla forma appuntita del becco, l'uccello è in grado di tuffarsi in acqua senza schizzi. L'ingegnere e ornitologo Eiji Nakatsu ha creato un naso dalla forma simile su un treno che gli consente di ridurre la resistenza dell'aria. Inoltre, ha anche sfruttato il design delle piume di gufo per ridurre il rumore del treno in movimento.
Chi ha detto che i robot devono essere solidi e fatti di metallo. Un team di ricercatori dall'Italia ha scoperto i vantaggi del corpo morbido del polpo per la robotica: un tale robot è in grado di nuotare, tenere oggetti e gattonare, e anche il "polpo meccanico" utilizza molta meno potenza di calcolo per funzionare. Invece di muoversi in modi matematicamente prevedibili come macchine solide, il polpo robotico è in grado di rimpicciolirsi, ondeggiare e torcersi. Non ha arti rigidi e articolazioni fisse, il che è un vantaggio, poiché un tale robot è in grado di adattarsi all'ambiente.
Poche persone sanno che le rose possono condurre l'elettricità. Magnus Berggren e il suo team di ricercatori in Svezia sono stati in grado di raggiungere questo obiettivo incorporando fili microscopici nelle piante. Questo metodo ha dato agli scienziati la capacità di controllare la fisiologia delle rose, ad esempio impedendo ai fiori di sbocciare prima del gelo o aiutandoli a non appassire. Queste modifiche non influiscono sui frutti o sui semi delle piante. Sebbene cambiamento costante può influenzare negativamente l'ecosistema, questa invenzione può essere facilmente applicata e scartata.
Grazie alla sua morbidezza e durata, la pelle di squalo può essere utilizzata per quasi tutto, dai costumi da bagno alle scarpe. Tuttavia, poche persone si aspettavano che da esso si potessero ricavare cateteri. Microbi - eterni male alla testa per qualsiasi ospedale. L'ingegnere Tony Brennan ha scoperto che non c'è niente di più pulito della pelle di squalo, la cui superficie è costellata di minuscoli denti che impediscono a melma, alghe e crostacei di attaccarsi. E anche la pelle di squalo blocca i batteri patogeni come E. coli.
Usando il letargo estremo, alcuni muschi del deserto sono in grado di resuscitare decenni dopo essere appassiti e "morti" sotto l'esposizione. alte temperature. Ma non appena inizia a piovere, le piante diventano di nuovo rigogliose e verdi. I tardigradi, invertebrati microscopici, sono anche tra gli animali più complessi della terra. Sono stati gettati dentro spazio, esposto a temperature estreme (zero assoluto e 150 gradi Celsius), esposto a radiazioni e mantenuto per anni senz'acqua. In risposta a ciò, i tardigradi "appassirono" e si rimpicciolirono, ma ripresero vita quando le condizioni circostanti tornarono favorevoli. Studiando questi organismi, gli scienziati sono stati in grado di preservare vaccini, DNA e cellule staminali per periodi di tempo molto più lunghi.
Gli strider d'acqua possono camminare sull'acqua a causa dell'effetto della tensione superficiale. Dopo aver sbirciato questo principio in questi insetti, gli scienziati hanno costruito un robot ultraleggero in grado di saltare sull'acqua. Questo robot ha un corpo morbido e pesa solo 68 milligrammi. Sebbene gli ingegneri abbiano già sviluppato robot in grado di camminare sull'acqua, questa invenzione è unica perché il robot può saltare sulla superficie dell'acqua senza immergersi in essa. Imita i movimenti delle zampe di una pulce e può saltare fino a 14 centimetri. Si presume che un robot in miniatura possa essere utile nelle operazioni di osservazione e di salvataggio.
I raggi X sono difficili da utilizzare, motivo per cui le macchine a raggi X degli aeroporti sono così ingombranti. Tuttavia, gli scienziati sono ora riusciti a copiare il principio utilizzato negli occhi delle aragoste. Invece di rifrangere la luce come una lente, le aragoste la percepiscono attraverso un effetto di riflessione. I loro occhi sono coperti da quadrati come specchi piatti che riflettono la luce ad angoli precisi per formare immagini da qualsiasi angolazione. Questo progetto si è rivelato utile per gli astronomi che avevano bisogno di telescopi in grado di focalizzare i raggi X da specifiche regioni dello spazio.
Molto interessante e. C'è da chiedersi quanto lungimiranti siano stati gli autori di queste previsioni.
Siamo abituati a usare i "miracoli" della scienza e della tecnologia e spesso perdiamo di vista il fatto che la natura ha iniziato a usarne alcuni molto prima della comparsa della prima locomotiva a vapore o computer. Le nuove invenzioni spesso ci sorprendono e ci ispirano, ma... quanto sono davvero nuove? Gli animali li considereranno obsoleti. Ecco dieci invenzioni, la cui creazione probabilmente hai attribuito a persone. Ma gli animali li hanno presi per primi.
Ricordi quando guardi fuori dal finestrino di un aeroplano poco prima dell'atterraggio, sulle ali compaiono delle bandierine? Mantengono l'aereo dallo stallo mentre rallenta.
Gli uccelli hanno la loro versione di questa tecnologia intelligente sotto forma di piume appositamente adattate. Le piume degli uccelli sono ampiamente suddivise in piume primarie e secondarie, alcune delle quali aiutano il volo mentre altre servono come mera decorazione.
Ma l'ala dell'uccello ha una parte chiamata ala, o ala accessoria (dove potrebbe essere " pollice"). L'uccello controlla queste piume, aprendo una piccola fessura che aiuta a stabilizzare l'uccello ed evitare di cadere quando decolla o atterra lentamente. La bellezza!
Navi, sottomarini e dispositivi marini sono spesso dotati di sonar per la navigazione, per evitare ostacoli e per il rilevamento di bersagli sottomarini. Il sonar si basa sull'emissione di suoni con una certa frequenza e sulla propagazione delle onde sonore nell'ambiente.
Le onde sonore rimbalzano sugli oggetti solidi e ritornano al sonar che le emette. Il dispositivo sonar raccoglie quindi informazioni sulla forma, le dimensioni e la distanza degli oggetti. Ciò è particolarmente utile per i militari, ma balene e delfini sono stati i primi a inventare il sonar. Più precisamente, la natura e l'evoluzione lo hanno fatto per loro.
Questi fantastici animali possono distinguere anche gli oggetti più piccoli da una distanza di 15 metri usando le loro abilità sonar. Non hanno bisogno dispositivo elettronico per trasmettere le loro frequenze sull'oceano. Si sono evoluti per usare le proprie voci e i recettori del corpo e trovare la loro strada attraverso il mare.
Si credeva che gli animali creassero un "paesaggio sonoro" nelle loro menti basato su una costante feedback, che li aiuta a costruire una mappa dell'ambiente. Usano anche il loro sonar per trovare cibo e amici.
Il sonar militare è così simile al sonar balena che funziona anche alle stesse frequenze: da 100 a 500 Hz. Alcune persone ipotizzano che questo potrebbe essere il motivo degli incroci di massa di delfini e balene, perché prendono il segnale dei militari come proprio.
Le marine sintonizzano il loro sonar su 235 dB e le balene in genere emettono segnali sonar nella gamma di 170 dB. Forse i segnali forti disturbavano il senso dell'orientamento creature marine e li ha buttati fuori rotta. Tuttavia, è sorprendente come le balene utilizzino qualcosa di così efficace che gli esseri umani non hanno ancora trovato un sostituto per esso.
Parlando di creature marine, i nostri amici subacquei hanno usato praticamente tutto per migliorare la propria sopravvivenza. Molto prima che le persone inventassero candele, adesivi che brillano al buio e luci notturne, i pesci sul fondo dell'oceano brillavano da secoli.
Anche le lucciole e persino alcuni tipi di funghi usano la bioluminescenza a loro vantaggio. Tutti questi organismi si sono evoluti per brillare nell'oscurità per ragioni varie come attrarre i compagni, attirare la preda, mettere in guardia i predatori e comunicare con altri membri della specie.
Molte ricerche che sono state fatte - e saranno fatte - sono dedicate all'implementazione della bioluminescenza nelle biotecnologie con molti applicazioni pratiche in mondo moderno. La sostanza chimica attiva - luciferina - ha una breve durata nello stato attivo del flusso luminoso. Molte aziende stanno cercando di aggirare questo problema, quindi in futuro i lampioni e le procedure mediche potrebbero essere basate sulla bioluminescenza.
La bioluminescenza è creata dal semplice reazione chimica, che include la luciferina, un enzima e molti altri cofattori specifici di singole creature e piante. Le persone stanno ancora annusando la polvere, ma non è mai troppo tardi per imparare!
Recentemente, un gruppo di scienziati ha studiato salamandre maculate e ha scoperto che gli embrioni di questi pangolini contengono alghe che vivono all'interno delle piccole salamandre fino alla schiusa. Le alghe sopravvivono consumando i rifiuti prodotti dagli embrioni di baby salamandra. In cambio, le alghe forniscono energia e nutrimento ai cuccioli di lucertole in via di sviluppo.
Queste lucertole crescono essenzialmente grazie alla fotosintesi, lo stesso processo che le foglie sugli alberi usano per convertire la luce solare in energia. È anche simile a come girano le celle fotovoltaiche (pannelli solari). luce del sole in elettricità.
Naturalmente, molti rettili utilizzano anche il calore del sole, essendo a sangue freddo, per mantenere la propria temperatura corporea e i propri livelli di energia. Sembra che queste creature squamose potrebbero insegnarci qualcosa sull'energia rinnovabile.
Gli esseri umani sono costantemente esposti alla luce UV ma non hanno la capacità naturale di vederla. Ecco perché otteniamo così facilmente scottatura solare. Oggi puoi acquistare rilevatori di luce che "trasformano" le onde ultraviolette in una forma che puoi già vedere.
Normalmente, non possiamo vedere la luce ultravioletta a causa della quantità di proteine nei nostri occhi. E per quanto riguarda gli animali?
La struttura dell'occhio dell'animale è in parte composta da proteine dell'opsina. Alcuni animali trovano uno o due tipi di opsine nei loro occhi, quindi vedono meno colori e tipi di onde luminose rispetto agli umani. Abbiamo tre tipi di opsin che ci consentono di vedere un'ampia gamma di colori.
Tuttavia, alcuni animali, come il camaleonte, hanno più di tre tipi di opsine nei loro occhi. Pertanto, i camaleonti possono vedere i raggi ultravioletti di luce oltre ai colori che gli umani possono vedere. Il camaleonte sarà sicuramente in grado di distinguere più dettagli su piante, oggetti e altri animali di quanto possiamo noi.
Allo stesso tempo, i camaleonti lo fanno ad occhio nudo, senza ricorrere all'uso di dispositivi. Ci sono anche molti altri rettili, insetti, uccelli e uccelli acquatici che possono vedere anche la luce ultravioletta.
L'agricoltura, la coltivazione di varie colture, potrebbe non sembrare il processo tecnologicamente più avanzato. Tuttavia, per gli standard della storia umana, questo è ancora un processo relativamente nuovo. Basta ricordare qual era il livello produzione di massa e il volume delle scorte di cibo 50 anni fa per farti cambiare idea.
Eppure le formiche coltivano raccolti da molto più di 50 anni. Amano nutrirsi delle secrezioni appiccicose e zuccherine che gli afidi secernono dopo aver mangiato le piante.
Pertanto, le formiche fanno grandi sforzi per fornire alla colonia di formiche questo "apiario", impedendo agli afidi di allontanarsi troppo dalla colonia. Le formiche mordono le ali degli afidi e rilasciano sostanze chimiche che rallentano la crescita di quelle ali. Vile!
E se ciò non bastasse, recentemente le formiche hanno imparato a circondare gruppi di afidi con scie chimiche di formiche che sono comunemente usate per marcare il territorio della colonia. Queste tracce sembrano rallentare gli afidi e impedire loro di lasciare il loro posto, dando alle formiche un accesso affidabile alla loro fonte di cibo dolce preferita.
Proprio come gli animali da fattoria che le persone allevano, anche gli afidi ne traggono vantaggio. Le scie chimiche scoraggiano i predatori come coccinelle- mangiare afidi. Gli afidi ridotti in schiavitù sono almeno protetti da questi grandi, spaventosi coleotteri maculati, grazie alle formiche.
Se hai mai trascorso del tempo in una stanza insonorizzata, probabilmente ti è piaciuto il silenzio. La combinazione di strati isolanti, materiali assorbenti e simili crea un'atmosfera in cui il suono estraneo è quasi impercettibile.
Per molti anni, i gufi hanno usato queste qualità per ragioni meno pacifiche. Per entrare in picchiata e afferrare la loro preda ignara con precisione mortale, i gufi devono essere completamente silenziosi perché i roditori di cui si nutrono hanno un udito incredibilmente sensibile.
Ad esempio, le piume del barbagianni sono così morbide e piccole che gli permettono di cacciare in caso di pioggia, poiché si inzuppano di acqua e si raffreddano. Questo isola perfettamente il corpo di un gufo, che nell'oscurità sorpassa un piccolo mammifero e lo afferra con artigli affilati. L'unico suono sarà il cigolio della vittima.
Il design delle piume consente di ottenere ciò. Piccole divisioni e fibre separano il flusso d'aria dalle ali. Ciò previene i suoni aspri causati dalla resistenza dell'aria, come le ali che sbattono.
Quando gli scienziati hanno clonato la pecora Dolly, è diventato chiaro che questo nuovo e strano processo sarebbe rimasto con gli umani per molto tempo. Ma è davvero così nuovo? Chiediamo a una stella marina.
La stella marina si riproduceva asessualmente senza lavoro speciale, quando nessuno aveva sentito parlare di clonazione. Inoltre, stella marina che clona se stesso vive più a lungo e più sano di una stella marina che si riproduce sessualmente.
Ovviamente, la clonazione è una buona scelta per queste creature. Inoltre, se una stella marina si strappa gli arti o addirittura si rompe a metà, la creatura ricrescerà semplicemente un arto e si rigenererà se necessario. Alcune specie sono persino in grado di produrre un nuovo corpo da una parte di un arto mozzato.
Starfish è ovviamente un esperto di clonazione. Forse dovremmo esaminarli più da vicino?
La migrazione degli uccelli rimane un grande mistero per gli scienziati. Ci sono molte possibili spiegazioni su come gli uccelli sanno dove stanno volando: la posizione del Sole, la mappa stellare, l'olfatto, il campo magnetico terrestre, ricordando i segni di un viaggio precedente...
Ma nessuno di loro spiega completamente come gli uccelli riescano a raggiungere destinazioni remote con tale successo e regolarità, a volte nelle condizioni più difficili e con la totale ignoranza delle rotte. Si ritiene che utilizzino la tecnologia GPS, che è ben oltre le capacità umane, integrata nel cervello di un piccolo uccello.
La teoria del campo magnetico sembra essere la più probabile, poiché le volpi hanno anche dimostrato di navigare bene nel campo magnetico terrestre durante la caccia. Se gli altri animali capiscono campi magnetici, quindi gli uccelli, vale la pena credere, possono. Una tale bussola incorporata.
Un normale gatto domestico colpisce per la sua versatilità. Può allungare o nascondere gli artigli se necessario, lasciarli affilati o morbidi per non ferirsi quando si lava. Gli artigli possono essere riposizionati sui loro cuscinetti morbidi per colpire il proprietario o il gattino senza danneggiarlo.
Non è questo che ha ispirato le persone a creare coltellini?
MAOU Ilyinskaya secondaria scuola comprensiva
Giornata della scienza
"Invenzioni ispirate dalla natura".
Preparato da:
insegnante scuola elementare
Tkacheva Veronika Anatolyevna
marzo 2016
attività extracurricolare in 4a elementare
"INVENZIONI CONSIGLIATE DALLA NATURA".
Obbiettivo:
Formazione di una personalità capace di attività creativa;
Formazione e miglioramento di tutti i tipi di attività linguistiche (ascolto, conversazione, diversi tipi rivisitazione);
Sviluppare capacità comunicative e di lavoro in team.
Compiti:
Ampliare gli orizzonti generali degli studenti
Creare le condizioni per lo sviluppo delle capacità comunicative attraverso una varietà di attività;
Promuovere lo sviluppo di una cultura delle relazioni quando si lavora in coppia, in gruppo.
(DIAPOSITIVA 1) Per migliaia di anni prima che iniziasse la prima "resa dei conti" per un brevetto per invenzioni, le persone erano impegnate in una sorta di plagio. Al giorno d'oggi, le invenzioni e le scoperte sono suddivise in 89 classi, che coprono tutte le aree della tecnologia e della produzione. E nella "biblioteca dei brevetti" della natura ci sono "invenzioni" relative a tutti loro.
(DIAPOSITIVA 2) La bionica è l'imitazione consapevole delle sagge leggi della natura.
L'uomo ha imparato tutto ciò che ha, avendo preso in prestito dalla natura molte idee originali e insolite. Ha creato le sue creazioni con la massima efficienza. Si distinguono per la precisione impeccabile e l'economia delle risorse.
(DIAPOSITIVA 3 - 5) Impara dalla natura
Basato sull'azione delle spine di bardana, il velcro è stato creato su giacche, scarpe e molti altri prodotti.. Bardana e chiusura - "Velcro" funzionano secondo lo stesso principio.
I mulini a vento si basano sul principio delle ali degli insetti.
Osservando come un ragno tesse una ragnatela, una persona ha imparato a creare ragnatele. E gli abitanti delle isole Trobriand usano ancora la ragnatela di ragni giganti della foresta come attrezzatura da pesca.
Le persone hanno adottato dagli animali un tale metodo di caccia come un'imboscata. Più famoso predatore flora terrestre - l'acchiappamosche di Venere ha suggerito l'idea di una trappola.
Il pesce appiccicoso ha dato l'idea per l'invenzione della colla. La prima carta è stata realizzata dai cinesi dal legno di thuja durante l'osservazione delle vespe murarie. Masticavano il legno, trasformandolo in materiale per costruire i loro nidi.
Molti animali sono dotati di natura abilità straordinarie e opportunità. Studiandoli proprietà uniche ha permesso al progresso scientifico e tecnologico del Novecento di fare un netto balzo in avanti. Gli organismi di questi animali sono serviti da modelli per strumenti, dispositivi e tecnologie di alta precisione. Il prestito e l'uso da parte dell'uomo per i propri scopi delle invenzioni della natura, delle sue idee è chiamato bionico.
Continuazione di una lunga tradizione
(DIAPOSITIVA 6 - 10) Il principio di funzionamento di questi sistemi nei termitai è preso come base per la ventilazione dei grattacieli. Sono serviti da modello per centro commerciale Eastgate nello Zimbabwe. È fresco anche a quaranta gradi.
Jacques-Yves Cousteau è stato ispirato a creare attrezzatura subacquea osservando un insetto che tirava una bolla d'aria nell'acqua.
Il dispositivo dell'orecchio del sigillo ha suggerito l'idea dell'invenzione dell'idrofono. Lo studio dei pesci in rapido movimento è servito da impulso per la lotta contro la turbolenza dell'acqua durante il movimento delle navi marittime e fluviali e ne ha aumentato la velocità.
Grazie alla ricerca sulle foglie di loto, sono stati realizzati rivestimenti autopulenti. Su richiesta della natura, furono realizzati paracadute e deltaplani. Le libellule hanno dato l'idea di un elicottero.
Regalo serpente a sonagli …
(DIAPOSITIVA 12-13) Il serpente è dotato di un organo straordinario, con l'aiuto del quale vede i raggi termici (infrarossi). Due pozzi sulla sua testa gli conferiscono una straordinaria vigilanza di notte. Il serpente è in grado di vedere un topo campestre che striscia fuori da un visone a una distanza di 200 metri e catturarlo. Guardando un ritratto particolare di un animale a sangue caldo, coglie una differenza di un millesimo di grado! Questa capacità del serpente è stata utilizzata dalle persone nella creazione di dispositivi medici e dispositivi per la visione notturna. Aumentando l'accuratezza del "metodo serpentino" a un decimillesimo di grado, gli scienziati hanno creato una straordinaria diagnostica per immagini termiche. Le immagini elaborate al computer di apparecchiature ultrasensibili mostrano tutto ciò che è nelle viscere della terra per diversi chilometri. È possibile diagnosticare edifici e strutture. Sotto le case, i ponti, le strade, le condutture sono chiaramente visibili faglie nella crosta terrestre, vuoti carsici e flussi di acque sotterranee. Conoscendoli in precedenza, i costruttori avrebbero aggirato questi luoghi morti per le strutture e non ci sarebbero stati crolli "misteriosi" di edifici.
pesce interessante- periophthalmus - vive sulle coste dell'Asia, dell'Africa e della Polinesia. I suoi occhi funzionano come un periscopio: nascosta sott'acqua o nel fango, li mette fuori dall'acqua e rintraccia la preda.
Gli inventori falliscono...
I meccanismi più perfetti realizzati dall'uomo spesso non possono essere paragonati ai dispositivi miracolosi biologici degli esseri viventi. Molti dei loro successi sono ancora un sogno lontano per l'uomo. Gli scienziati stanno solo cercando di "copiare" nanostrutture naturali e usarle come guide d'onda ottiche e separatori di luce.
Il web è servito come prototipo per il Kevlar, una "pelle" a prova di proiettile. La scienza e l'ingegneria non sono mai state in grado di copiare e tenere il passo con il dono della supersensibilità di "strumenti viventi" in grado di prevedere il tempo e i cataclismi.
Come sai, nessuno è in grado di prevedere il tempo di uno dei più grandi disastri: i terremoti. Tuttavia, alcuni cuccioli di pesce sono sensibili ai processi sismici. 5-7 ore prima del terremoto, iniziano a correre selvaggiamente intorno all'acquario. Nelle aree sismiche della Terra, hanno salvato migliaia di vite. Molti animali hanno il dono di prevedere previsioni meteorologiche a lungo termine, settimane e mesi a venire. Loro "sanno" quale sarà l'alluvione e i luoghi che cadranno nella zona alluvionale, se sarà secco o piovoso in estate, quali gelate aspettarsi in inverno.
Guardarli ti permette di evitare molti problemi e disgrazie. I normali pesci rossi sono più accurati dei migliori strumenti chimici nel rilevare i contaminanti nell'acqua. Si accorgono della presenza sostanze tossiche anche in acque reflue trattate e diluite 10 volte. Studia caratteristiche morfologiche gli organismi viventi offrono agli scienziati nuove idee per la progettazione tecnica. In effetti, i segreti della natura sono inesauribili.
Quasi tutto ciò che l'uomo ha inventato esisteva già in natura. La libellula era prima dell'elicottero, il pesce prima dei sottomarini, le ragnatele prima di ogni materiale e steli e alberi prima dei grattacieli. Oggi ti diremo come e cosa ha imparato una persona dalla natura.
Nuota come un pesce
L'esploratore Malcolm McIver e il suo robot
Gli animali marini hanno ispirato le persone a molte invenzioni. La loro forma aerodinamica è servita da prototipo per la creazione di navi, sottomarini e bombe atomiche.
La pelle di squalo, ricoperta di piccole squame, è diventata la base per lo sviluppo di rivestimenti a risparmio energetico per aerei di linea, navi e pale eoliche. Secondo i calcoli degli scienziati tedeschi dello sviluppo, se copri l'aereo e navi marittime Questo materiale, una vernice speciale che riduce la resistenza al flusso, può far risparmiare fino a 4,5 milioni di tonnellate di carburante nei voli e circa 2.000 tonnellate all'anno nei viaggi in mare.
Ora gli scienziati dell'Università di Harvard stanno cercando di ricreare la pelle dello squalo mako utilizzando la stampa 3D, il loro obiettivo finale è realizzare una muta da sub high-tech che riduca la resistenza all'acqua.
Un altro know-how moderno: un robot da ricognizione che ricorda un pesce coltello nero che vive nelle acque inferiori dell'Amazzonia. Il robot, sviluppato da ingegneri americani, ha preso in prestito la capacità unica di navigare nella completa oscurità dall'impugnatura del coltello. Il ricercatore Malcolm McIver ha studiato sensoriale e sistemi di propulsione questi pesci per molti anni. Ha scoperto che per l'orientamento, il coltellinaio invia un debole impulso elettrico creato da un organo speciale e per il movimento esegue movimenti ondulati con una lunga pinna inferiore. Entrambe queste proprietà sono state "donate" a nuovi subacquei robotici che saranno in grado di condurre ricognizioni in luoghi difficili da raggiungere e scarsamente illuminati, come le navi affondate.
Il pesce scatola tropicale a macchie gialle con la sua forma insolita ha ispirato Mercedes-Benz per creare la Bionic Car, che imita la forma di un pesce e grazie alla quale si muove con grande efficienza.
Vola come un uccellino
Uccelli, farfalle, libellule e altri insetti hanno da tempo ispirato le persone a crearne una varietà aereo. Uno dei pionieri dell'aviazione - Leonardo da Vinci disegnò i voli degli uccelli razze diverse e pipistrelli e ha cercato di ricreare il loro modo di locomozione. Nel 1487 sviluppò l'ornitoper, una macchina volante basata sul volo degli uccelli. Un'altra idea di da Vinci sono le scale a scomparsa, il cui prototipo sono le gambe di un rondone. E sebbene le macchine inventate da da Vinci non abbiano mai volato, le idee prese in prestito dalla natura furono infine incarnate da altri inventori di aerei.
Ad esempio, la libellula è diventata il prototipo dell'elicottero. Come un insetto, un'auto decolla da un luogo senza una corsa preliminare, "si blocca" in aria e atterra senza una corsa. Le sue incredibili capacità di volo hanno ispirato, in particolare, l'inventore Igor Sikorsky. Uno dei suoi elicotteri era quasi una copia esatta libellule: lo scienziato aveva a sua disposizione 2000 manovre generate al computer di una libellula in aria.
Attualmente, gli ingegneri francesi stanno cercando di avvicinare il più possibile il design dell'ala dell'aereo alle ali dei grandi rapaci. "Ciò aumenterà la portanza dell'aereo alle basse velocità, ridurrà la resistenza dell'aria, i costi energetici per il volo e forse anche il livello di rumore, influenzando il livello di turbolenza nei flussi", spiega la sviluppatrice Marianna Braza, che ha introdotto la nuova ala questa anno. Uno dei know-how erano lastre sottili che vibrano e riducono la turbolenza: negli uccelli, questo compito è svolto da piccole piume situate sul bordo d'uscita delle ali.
guarda come il gatto
Nella foto a destra: Percy Shaw e il suo collega
L'uomo ha imparato a vedere al buio da gatti e gufi. I principi della loro visione sono stati utilizzati nello sviluppo di dispositivi per la visione notturna.
Gli occhi di gatto hanno costituito la base di un'altra invenzione: un riflettore. Fu inventato dall'inglese Percy Shaw, quando su una strada buia vide il riflesso dei fari della sua macchina negli occhi di un gatto. invenzione " occhio di gatto” fu brevettato nel 1934 e presto fece la sua comparsa sulle strade della Gran Bretagna, aumentandone la sicurezza.
Cattura gli ultrasuoni come un pipistrello
I pipistrelli hanno aiutato gli scienziati a scoprire l'ecolocalizzazione, un modo per determinare la posizione di un oggetto nello spazio in base al ritardo del ritorno dell'onda riflessa. Lo scopritore fu il naturalista e fisico italiano Lazzaro Spallanzani: alla fine del 18° secolo osservò i movimenti dei pipistrelli in una stanza buia e notò che questi animali sono perfettamente orientati. Durante l'esperimento, ha accecato diversi individui e ha scoperto che volano oltre a quelli vedenti. Dopo l'esperienza del suo collega, che ha coperto le orecchie dei pipistrelli con la cera e ha affermato che inciampano su tutti gli oggetti, è diventato ovvio che questi animali sono guidati dall'udito. Questa conoscenza è tornata utile solo nel 20° secolo, quando è diventata nota l'ecografia. Gli scienziati hanno creato una serie di strumenti, tra cui un sonar per oggetti sottomarini e il fondale marino. Non solo sono capaci di ecolocalizzazione i pipistrelli, ma anche balene e delfini, in misura minore alcuni uccelli (guajaros, salangan), toporagni e il riccio tenrec del Madagascar.
Di recente, gli ingegneri britannici dell'Università di Southampton hanno svelato un nuovo tipo di radar che aiuterà a recuperare gli sciatori dalle valanghe e i minatori dalle macerie sotterranee. L'autore del progetto, Timothy Leaton, ha ideato questo espediente, sorpreso dai superpoteri dei delfini: navigano anche in acque fangose grazie agli impulsi che emettono e cercano inequivocabilmente il cibo.
Cambia colore come un camaleonte
Molti animali possono cambiare colore e fondersi con ambiente. Questa capacità è stata presa in prestito dai creatori del camuffamento. Gli sviluppi in questo settore sono in corso. Ad esempio, nel gennaio 2014, scienziati americani dell'Università di Harvard hanno riferito che stavano studiando le capacità di cambiare colore delle seppie, che sperano contribuiranno a migliorare gli indumenti protettivi per i soldati.
Successivamente, un team di scienziati delle università di Houston e dell'Illinois ha presentato materiale che analizza l'ambiente e cambia automaticamente il proprio colore, adattandosi al colore dello sfondo. La fonte per lo sviluppo erano i cefalopodi: polpi, calamari e seppie.
Attacca come un geco
Le zampe "appiccicose" del geco hanno costituito la base del know-how degli scienziati della Stanford University. Hanno inventato guanti speciali con ventose, indossando i quali chiunque può arrampicarsi su una parete verticale. Le ventose in silicone, come le zampe di un geco, sono ricoperte da migliaia di peli e, grazie all'attrazione intermolecolare (forze di van der Waals), il materiale sembra aderire alla superficie. I test si sono svolti quest'anno ed erano simili alle riprese di un film di Spider-Man.
Attacca come una bardana
La bardana con i suoi piccoli ganci divenne il prototipo della chiusura tessile in velcro. È stato inventato dal naturalista e ingegnere svizzero Georges de Mistral, quando stava pulendo il suo cane dalla bardana dopo una passeggiata in montagna nel 1948 e si chiedeva perché fosse così difficile staccare questi frutti di piante dalla lana.
Attacca come vongole
Intreccia ragnatele come un ragno
Il filo di ragno è insolitamente forte: è cinque volte la forza dell'acciaio. Secondo i calcoli degli scienziati, potrebbe persino fermare un aereo di linea se avesse lo spessore di una matita. Non sorprende che le persone abbiano cercato a lungo di ricreare il filo del ragno. E alla fine sono riusciti a produrre materiali altrettanto resistenti, come il poliacrilonitrile. Ma gli scienziati sono andati ancora oltre: all'Università dello Utah, i geni dei ragni sono stati aggiunti al DNA di una capra, di conseguenza, la rete può essere filtrata dal latte. Nel 2011, gli scienziati olandesi hanno cercato di andare ancora oltre: hanno unito la pelle artificiale a ragnatele ottenute dal latte di capre geneticamente modificate e hanno creato un tessuto antiproiettile: nei test, ha respinto proiettili calibro 5,56. I loro piani erano di impiantare la rete nella pelle umana, ma finora non si sa nulla dell'aspetto di Spider-Man.
Ottieni luce come lucciole
Di recente, gli ingegneri coreani hanno studiato la nanostruttura dell'addome delle lucciole e hanno creato LED ultraluminosi e più efficienti basati su di essa modificando la microstruttura della superficie del LED, aumentandone la trasparenza. Su come vengono ancora utilizzate le proprietà delle lucciole e di altri animali luminosi.
Per migliaia di anni prima che iniziasse la prima "resa dei conti" per un brevetto per invenzioni, le persone erano impegnate in una sorta di plagio. Al giorno d'oggi, le invenzioni e le scoperte sono suddivise in 89 classi, che coprono tutte le aree della tecnologia e della produzione. E nella "biblioteca dei brevetti" della natura ci sono "invenzioni" relative a tutti loro.
Impara dalla natura
Bardana e velcro funzionano secondo lo stesso principio
L'uomo ha imparato tutto ciò che ha, avendo preso in prestito dalla natura molte idee originali e insolite. Ha creato le sue creazioni con la massima efficienza. Si distinguono per la precisione impeccabile e l'economia delle risorse. I mulini a vento si basano sul principio delle ali degli insetti. Osservando come un ragno tesse una ragnatela, una persona ha imparato a creare ragnatele. E gli abitanti delle isole Trobriand usano ancora la ragnatela di ragni giganti della foresta come attrezzatura da pesca.
Le persone hanno adottato dagli animali un tale metodo di caccia come un'imboscata. Il predatore più famoso della flora terrestre: l'acchiappamosche di Venere ha suggerito l'idea di una trappola. Le anfore greche erano realizzate a forma di uovo e i primi arieti riproducevano fedelmente la fronte delle pecore. Il pesce appiccicoso ha dato l'idea per l'invenzione della colla. La prima carta è stata realizzata dai cinesi dal legno di thuja durante l'osservazione delle vespe murarie. Masticavano il legno, trasformandolo in materiale per costruire i loro nidi.
Molti animali sono dotati dalla natura di abilità e capacità sorprendenti. Lo studio delle loro proprietà uniche ha permesso al progresso scientifico e tecnologico del XX secolo di fare un netto balzo in avanti. Gli organismi di questi animali sono serviti da modelli per strumenti, dispositivi e tecnologie di alta precisione. Il prestito e l'uso da parte dell'uomo per i propri scopi delle invenzioni della natura, delle sue idee è chiamato bionico.
Continuazione di una lunga tradizione
Jacques Yves Cousteau e la sua attrezzatura subacquea
La bionica è l'imitazione consapevole delle sagge leggi della natura. Il principio di funzionamento di questi sistemi nei termitai è preso come base per la ventilazione dei grattacieli. Sono serviti da modello per il centro commerciale Eastgate nello Zimbabwe. È fresco anche a quaranta gradi. La ghiandola salivare dell'insetto è diventata la base per la progettazione di motori a combustione interna. Solo le sue parti di chitina furono ampliate più volte e sostituite con parti metalliche.
Jacques-Yves Cousteau è stato ispirato a creare attrezzatura subacquea osservando un insetto che tirava una bolla d'aria nell'acqua. Basato sull'azione delle spine di bardana, il velcro è stato creato su giacche, scarpe e molti altri prodotti. Le osservazioni sugli scimpanzé hanno rivelato un certo numero di piante medicinali e applicarli al trattamento delle persone. I nostri occhiali bifocali imitano il funzionamento degli occhi di un pesce a quattro occhi. Dopotutto, questo pesce usa la parte superiore dell'occhio lungimirante per osservare nell'aria e la parte inferiore, miope, nell'acqua.
Il dispositivo dell'orecchio del sigillo ha suggerito l'idea dell'invenzione dell'idrofono. Lo studio dei pesci in rapido movimento è servito da impulso per la lotta contro la turbolenza dell'acqua durante il movimento delle navi marittime e fluviali e ne ha aumentato la velocità. Il metodo di movimento a getto dei calamari non è passato inosservato: sulle navi sono apparsi cannoni ad acqua meccanici che copiavano questo fenomeno. Il meteorologo automatico che salva spesso i marinai si basa sull'”infra-orecchio” delle meduse. Si è scoperto che gli ecolocalizzatori di pipistrelli hanno un'immagine olografica, un'immagine tridimensionale!
Grazie alla ricerca sulle foglie di loto, sono stati realizzati rivestimenti autopulenti. I preparati biomedici sono stati creati sulla base del principio della disposizione dei gusci di holoturiani (cetrioli di mare). Le siringhe mediche copiano la puntura di un'ape o di una vespa. Lo scarabeo bombardiere ha avuto l'idea di un'arma binaria: due composti chimici innocui reagiscono individualmente per produrre un agente di guerra chimica. Lo studio dei denti degli animali ha portato alla creazione di strumenti autoaffilanti. Su richiesta della natura, furono realizzati paracadute e deltaplani. Le libellule hanno dato l'idea di un elicottero.
ventose geco e raganelle permettendo loro di correre su superfici verticali. Degradabile nel tempo, isolante e materiale da imballaggio creato sulla base del principio della lavorazione dei rifiuti naturali con l'aiuto di funghi ostrica. I filtri per la purificazione dell'acqua utilizzeranno la proteina dell'acquaparina contenuta nelle membrane cellulari. Anche il rover americano copia il meccanismo d'azione dei gamberi in grado di muoversi all'indietro.
Regali di serpente a sonagli e rana
Il serpente è dotato di un organo straordinario, con l'aiuto del quale vede i raggi termici (infrarossi). Due pozzi sulla sua testa gli conferiscono una straordinaria vigilanza di notte. Il serpente è in grado di vedere un topo campestre che striscia fuori da un visone a una distanza di 200 metri e catturarlo. Guardando un ritratto particolare di un animale a sangue caldo, coglie una differenza di un millesimo di grado! Questa capacità del serpente è stata utilizzata dalle persone nella creazione di dispositivi medici e dispositivi per la visione notturna. Aumentando l'accuratezza del "metodo serpentino" a un decimillesimo di grado, gli scienziati hanno creato una straordinaria diagnostica per immagini termiche. Le immagini elaborate al computer di apparecchiature ultrasensibili mostrano tutto ciò che è nelle viscere della terra per diversi chilometri. È possibile diagnosticare edifici e strutture. Sotto le case, i ponti, le strade, le condutture sono chiaramente visibili faglie nella crosta terrestre, vuoti carsici e flussi di acque sotterranee. Conoscendoli in precedenza, i costruttori avrebbero aggirato questi luoghi morti per le strutture e non ci sarebbero stati crolli "misteriosi" di edifici.
La rana comune cattura magistralmente zanzare e moscerini con la lingua. Gli studi hanno dimostrato che ha uno speciale "sistema di allerta" che gli consente di ricevere informazioni separate sulla forma dell'insetto, la distanza da esso e la nitidezza dell'immagine. La rana determina in modo rapido e preciso la posizione del moscerino volante nello spazio. La lingua vola via alla velocità della luce e la preda finisce nello stomaco. Il principio della rana della visione separata dell'immagine è stato applicato negli anni '70 nelle macchine elettroniche per la lettura di testi scritti a mano. Un nodo del "cervello" della macchina seguiva la forma dei segni, il secondo - per il loro contrasto. Lo stesso principio è alla base del funzionamento dei moderni scanner.
vola avanti
Quindi la mosca che odiamo ha dato ai plagiatori della scienza due idee da seguire. Basandosi sul principio di funzionamento dei suoi organi - cavezze, il cui scopo i ricercatori non sono stati in grado di comprendere per diversi decenni, gli ingegneri hanno realizzato il dispositivo più importante: un giroscopio vibrante. È altamente sensibile e cattura istantaneamente qualsiasi cambiamento nella posizione degli aerei supersonici nello spazio ed è diventato indispensabile nell'aviazione.
Un'altra idea è venuta dagli occhi sfaccettati della mosca, che consistono in uno speciale setaccio a rete. La loro struttura consente all'insetto di vedere non una, ma molte immagini di un oggetto. Quando si muove, l'oggetto osservato passa da un'immagine all'altra, il che consente di determinare la velocità del suo movimento con grande precisione. I biologi hanno studiato il principio dell'occhio di mosca e gli ingegneri hanno creato un nuovo dispositivo. Lo chiamavano "L'occhio della mosca". Con il suo aiuto, i servizi di navigazione e gli aeroporti determinano la velocità di volo dei moderni aerei di linea.
Errori dell'inventore
I meccanismi più perfetti realizzati dall'uomo spesso non possono essere paragonati ai dispositivi miracolosi biologici degli esseri viventi. Molti dei loro successi sono ancora un sogno lontano per l'uomo. Gli scienziati stanno solo cercando di "copiare" nanostrutture naturali e usarle come guide d'onda ottiche e separatori di luce. Il web è servito come prototipo per il Kevlar, una "pelle" a prova di proiettile. La scienza e l'ingegneria non sono mai state in grado di copiare e tenere il passo con il dono della supersensibilità di "strumenti viventi" in grado di prevedere il tempo e i cataclismi.
Come sai, nessuno è in grado di prevedere il tempo di uno dei più grandi disastri: i terremoti. Tuttavia, alcuni cuccioli di pesce sono sensibili ai processi sismici. 5-7 ore prima del terremoto, iniziano a correre selvaggiamente intorno all'acquario. Nelle aree sismiche della Terra, hanno salvato migliaia di vite. Molti animali hanno il dono di prevedere previsioni meteorologiche a lungo termine, settimane e mesi a venire. Loro "sanno" quale sarà l'alluvione e i luoghi che cadranno nella zona alluvionale, se sarà secco o piovoso in estate, quali gelate aspettarsi in inverno. Guardarli ti permette di evitare molti problemi e disgrazie. I normali pesci rossi sono più accurati dei migliori strumenti chimici nel rilevare i contaminanti nell'acqua. Notano la presenza di sostanze tossiche anche in acque reflue trattate e diluite 10 volte. Lo studio delle caratteristiche morfologiche degli organismi viventi offre agli scienziati nuove idee per la progettazione tecnica. In effetti, i segreti della natura sono inesauribili.
