18.95M

Category:

biology

Мастерская природы

2.

ДОМА И
ЖИЛИЩА
http://casacara.wordpress.com/2009/09/

3.

http://www.yardenvy.com
/copper-bird-houses.asp

6.

New UF Bat house and bat barn University of Florida bats
wildflorida.com

9.

http://bigpicture.ru/?p=256415
Шедевры природной
архитектуры – птичьи гнезда

..Гремучая змея улавливает разницу в температуре,
равную тысячной доле градуса
...Некоторые рыбы ощущают стомиллиардную
долю пахучего вещества в одном литре воды
Это все равно, что уловить присутствие 30 г
такого вещества в целом Аральском море.
...Крысы ощущают радиацию
...Отдельные виды микробов реагируют
даже на слабое изменение радиации
…Обыкновенный черный таракан радиацию видит
…Комар развивает при укусе удельное давление до I миллиарда
кг/см² (сравнение с 16-килограммовой гирей, имеющей
основание 4 см² и дающей удельное давление всего 4 кг/см²,
показывает, как велика «комариная сила»)
…Глубоководные рыбы улавливают изменение плотности тока
менее чем на одну стомиллиардную часть ампера
…Нильская рыба мормирус с помощью электромагнитных
колебаний «прощупывает» свой путь в воде

14.

Яркий пример архитектурно-строительной бионики – полная аналогия
строения стеблей злаков и современных высотных сооружений. Стебли
злаковых растений способны выдерживать большие нагрузки и при этом
не ломаться под тяжестью соцветия. Если ветер пригибает их к земле, они
быстро восстанавливают вертикальное положение. В чем же секрет?
Оказывается, их строение сходно с конструкцией современных высотных
фабричных труб – одним из последних достижений инженерной мысли.
Обе конструкции внутри полые. Склеренхимные тяжи стебля растения
играют роль продольной арматуры. Междоузлия стеблей – кольца
жесткости. Вдоль стенок стебля находятся овальные вертикальные
пустоты. Стенки трубы имеют такое же конструктивное решение.
Роль спиральной арматуры, размещенной у внешней стороны трубы
в стебле злаковых растений, выполняет тонкая кожица. Однако к
своему конструктивному решению инженеры пришли самостоятельно,
не «заглядывая» в природу. Идентичность строения была выявлена позже.
В последние годы бионика подтверждает, что большинство человеческих
изобретений уже «запатентовано» природой. Такое изобретение ХХ века,
как застежки «молния» и «липучки», было сделано на основе строения
пера птицы. Бородки пера различных порядков, оснащенные
крючками, обеспечивают надежное сцепление.
http://otherreferats.allbest.ru/biology/00019283_0.html

15.

Нервная система живых организмов имеет ряд
преимуществ перед самыми современными
аналогами, изобретенными человеком:
1. Гибкое восприятие внешней информации,
независимо от формы, в которой она поступает
(почерк, шрифт, цвет, тембр и т. д.).
2. Высокая надежность: технические системы
выходят из строя при поломке одной или нескольких
деталей, а мозг сохраняет работоспособность
при гибели даже нескольких сотен тысяч клеток.
3. Миниатюрность. Например, транзисторное
устройство с таким же числом элементов, как головной
мозг человека, занимало бы объем около 1000 м³,
тогда как наш мозг занимает объем 1,5 дм³.
4. Экономичность потребления энергии –
разница просто очевидна.
5. Высокая степень самоорганизации – быстрое
приспособление к новым ситуациям, к изменению программ
деятельности. Эйфелева башня и берцовая кость.

16.

Многие живые организмы имеют такие анализаторные системы,
которых нет у человека. Например, у кузнечиков на 12-м членике усиков
есть бугорок, воспринимающий инфракрасное излучение. У акул и скатов
есть каналы на голове и в передней части туловища, воспринимающие
изменения температуры в 0,10 С. Устройство, воспринимающее
радиоактивное излучение, имеют улитки, муравьи и термиты.
Многие реагируют на изменения магнитного поля (в основном птицы и
насекомые, совершающие дальние миграции). Есть те, кто воспринимает
инфра- и ультразвуковые колебания: совы, летучие мыши, дельфины,
киты, большинство насекомых и т. д. Глаза пчелы реагируют на
ультрафиолетовый свет, таракана – на инфракрасный и т. д.
Есть еще многие системы ориентации в пространстве, устройство которых
пока не изучено: пчелы и осы хорошо ориентируются по солнцу, самцы
бабочек (например, ночной павлиний глаз, бражник мертвая голова и т. д.)
отыскивают самку на расстоянии 10 км. Морские черепахи и многие
рыбы (угри, осетры, лососи) уплывают на несколько тысяч километров
от родных берегов и безошибочно возвращаются для кладки яиц и
нереста к тому же самому месту, откуда сами начали свой жизненный
путь. Предполагается, что у них есть две системы ориентации – дальняя,
по звездам и солнцу, и ближняя – по запаху (химизм прибрежных вод).

17.

Изучение гидродинамических особенностей строения китов и
дельфинов помогло создать особую обшивку подводной части
кораблей, которая обеспечивает повышение скорости на 20-25%
при той же мощности двигателя. Называется эта обшивка ламинфло
и, аналогично коже дельфина, не смачивается и имеет эластичноупругую структуру, что устраняет турбулентные завихрения и
обеспечивает скольжение с минимальным сопротивлением. Такой
же пример можно привести из истории авиации. Долгое время
проблемой скоростной авиации был флаттер – внезапно и бурно
возникающие на определенной скорости вибрации крыльев.
Из-за этих вибраций самолет разваливался в воздухе за
несколько секунд. После многочисленных аварий конструкторы
нашли выход – крылья стали делать с утолщением на конце.
Через некоторое время аналогичные утолщения были
обнаружены на концах крыльев стрекозы. В биологии эти
утолщения называются птеростигмы. Новые принципы полета,
бесколесного движения, построения подшипников и т. д.
разрабатываются на основе изучения полета птиц и насекомых,
движения прыгающих животных, строения суставов.

18.

http://www.vidafine.com/blog/2010/06/lotus-leaves-self-cleaning-technologies/

19.

Ненамокающий лист лотоса

20.

Клюв
кальмара

21.

22.

Конструкция Эйфелевой
башни повторяет строение
большой берцовой кости,
легко выдерживающей тяжесть
человеческого тела. Совпадают
даже углы между несущими
поверхностями.

23.

«Leonardo da
Vinci: Machines
in Motion»

24.

http://www.evergreenexhibitions.com/exhibits/leonardo/
images.asp

25.

Шарикоподшипник

26.

http://shoutaboutcarolina.w
ordpress.com/2008/10/02/le
onardo-vinci-machines-inmotion-state-museum-video/
Walking on
water...with air
filled leather bags

27.

Раковина моллюска

28.

Паучий шелк

29.

30.

Липучки геккона

31.

32.

http://wehaveacoolsite.com/2010/08/06/robotics/

33.

Перо совы

34.

35.

Фасеточный
глаз
«Идеально
упорядоченная
многослойная
структура»
http://www.ellf.ru/p
hotos/26934-yetiglaza-naprotiv-11foto.html

36.

http://artfuldodger.hubpages.com
/hub/biomimicry
Вентиляция в термитнике

37.

http://www.amusingplanet.com/2010/08/termite-pavilion-view-inside-termite.html

38.

http://www.thefreequark.com/2010/10/the-art-of-gull-feet/

39.

http://pn.smugmug.com/keyword/s
wallowtailed%20gull/1/342686091_G
Лапка чайки
DV9Y#!i=342686091&k=GDV9Y

40.

41.

Навигационная система бабочки
http://photography.nationalgeographic.
com/photography/photos/visions-ofearth-gallery/

42.

43.

http://www.bbc.co.uk/blogs
/natureuk/2010/10/autumn
watch-team-flickr-favour2.shtml
Butterflies
on the bird
table
© Judith
Rogers

44.

Аэрозоль жукабомбардира

45.

46.

47.

http://www.raznyestrany.com/kamernyi_glaz_givotnyh.html
Камерный глаз животных
Удивительны по своему избирательному
видению глаза лягушки. Лягушка видит
только движущиеся предметы, причем
только те, которые ее интересуют, то есть
которые по форме, размерам, характеру
движения ассоциируются у нее с пищей
(насекомыми) или врагом (тенью от
быстро надвигающегося предмета).

48.

Привлекает внимание биоников и механизм глаз
животных, которые видят в темноте. На дне таких
глаз имеются своеобразные зеркальца из мелких
серебристых кристаллов. Отражаясь от них, свет
дважды проходит через сетчатку, благодаря чему
животные улавливают большее количество
света: кошка, например, видит предметы при
освещенности в 6 раз меньшей, чем человек.
В зависимости от формы и размера кристаллов
глаза животных светятся в темноте различными
цветами: у крокодилов, например, красным,
у кошек – зеленым. В настоящее время на
основе свойства некоторых животных видеть
в темноте создан прибор – «кошачий глаз».

49.

50.

Гуахаро – это американские
козодои или как их еще
называют жирные козодои.
Гуахаро живут в горах и
гнездятся в пещерах.
Если летучие мыши для
эхолокации используют
ультразвук, неслышимый
для человеческого уха,
то гуахаро используют звук
довольно низкой частоты.

51.

http://givotnie.com/ptisi/guaxaro/

52.

Кормиться эти птицы вылетают ночью.
Во время полета гуахаро издают
серию щелчков и по отраженной
звуковой волне определяют
местонахождение отдаленных предметов,
а по времени между началом сигнала и
возвращением эха – расстояние до них.

53.

Некоторые жители
подземелья, такие как дождевые
черви, зарывающиеся морские
ежи, морские раки калианассы,
укрепляют стенки своих ходов,
обмазывая их специально
выделяемой слизью.

54.

Priapulida
Как миниатюрные земснаряды, работают на
морском грунте черви приапулиды, используя
при рытье гидравлический способ. Вокруг
глотки у этих червей имеется сильный,
вооруженный крючьями и шипами
вывертывающийся хобот.

55.

56.

http://www.theblogbelow.com/2008/07/tbm-tunnel-boring-machines.html

57.

Tunnel boring machine – Giant «Metal Moles» Are
Tunneling through London

58.

59.

60.

http://www.raznyestrany.com/prirodnye_termolokatory.html
Терморецепторы азиатских щитомордников и американских
гремучих змей – самые высокочувствительные в животном
мире. Находятся они в «лицевых» ямках, между глазами и
ноздрями змеи. Каждая ямка – это полость с наружным
отверстием, на дне которой натянута тонкая мембрана,
содержащая множество терморецепторов. Они реагируют
на изменение температуры в тысячную долю градуса и
позволяют змее обнаруживать на расстоянии объекты,
температура которых всего лишь на десятую долю градуса
выше или ниже температуры окружающей среды.
Задолго до того, как биологи обнаружили у ямкоголовых
змей их термолокаторы, ученые и инженеры уже создали
целый ряд устройств, весьма чувствительных к тепловому
излучению: снайперские винтовки, инфракрасные прицелы,
термистеры – термочувствительные сопротивления.

61.

62.

Петухи глазчатых сорных кур буквально
регулируют температуру гнезда, имеющего вид
холма или кучи, внутри которой находятся яйца.
В течение долгого инкубационного периода, до тех
пор пока птенцы не вылупятся и не выберутся на
поверхность, эти птицы заняты только тем, что поддерживают в гнезде постоянную температуру, то
разбрасывая верхний слой гнездового материала,
то снова нагребая его наверх, и постоянно
пробуют его клювом, на котором находятся
терморецепторы. Куры определяют температуру
почвы с точностью до десятой доли градуса.

63.

http://www.liveinternet.ru/users/alexis7/post80043597/

64.

65.

66.

http://commons.wikimedia.org/wiki/
File:US_Navy_110720-N-QL471004_Sailors_use_a_Naval_Firefighter's
_Thermal_Imager_(NFTI)_during_ha
ngar_bay_drills_aboard_the_aircraft_c
arrier_USS_George_.jpg
Sailors use a Naval Firefighter's Thermal Imager (NFTI) during
hangar bay drills aboard the aircraft carrier USS George

67.

http://www.news.com.au
/technology/covert-liedetection-technology-tobe-trialled-atundisclosed-britishairport/story-e6frfro01226129156186
Feeling a little hot under the collar? New airport
lie detection technology can tell you're lying.

68.

ПИНГВИН
СУБАНТАРКТИЧЕСКИЙ
(Pygoscelis papua)
На собственных
лапах насиживают
яйцо, прикрытое
брюшной складкой
кожи, некоторые
пингвины.

69.

70.

71.

http://www.raznyestrany.com/obolochki.html
В мастерской природы часто встречаются конструкции
в виде сводов различных пространственных форм
(скорлупа ореха и яйца, панцири и раковины
животных, гладкие листья, лепестки растений и др.).
Пространственно изогнутые и тонкостенные, они,
благодаря непрерывности и плавности формы,
обладают свойством равномерного распределения
сил по всему сечению. Геометрия формы помогает
этим сводчатым конструкциям стать прочнее. Именно
потому, что лепесток цветка изогнут, он выдерживает
удары капель дождя, садящихся на него насекомых,
а тонкие сводные панцири морских ежей, крабов и
раковины моллюсков - давление воды в глубине моря.

72.

Идеальную по прочности форму изобрела
природа для тонкой яичной скорлупы. В ней
также нагрузка из одной точки передается
на всю ее поверхность. Но своеобразие
этой конструкции не только в особой
геометрической форме. Несмотря на то,
что толщина скорлупы равна примерно
0,3 мм, она состоит из семи слоев, каждый
несет свою определенную функцию.

73.

Каракатицы, осьминоги и ящерицы хамелеоны
изменяют свой цвет и в зависимости от своего
внутреннего состояния. Раздраженный осьминог
из обычного пепельно-серого очень быстро
превращается в черного. Страх, угроза, симпатия
и прочие «чувства» отражаются на кожном
покрове этих животных сменой цвета кожи.
Кроме того хамелеоны и некоторые другие
ящерицы изменяют цвет кожи в зависимости
от температуры, влажности, освещенности и пр.
Например, ящерица мадагаскарский дневной
геккон из светло-оливкового при повышении
температуры превращается в зеленого.

74.

http://www.bukisa.com/articles/58277_unique-and-colorfuloctopus-and-cuttlefish
Big Blue Octopus
(Octopus cyanea)

75.

Каракатица

76.

77.

Australian Giant Cuttlefish
whatsthatfish.com

78.

Prepared cuttlefish and ink.

79.

В 1889 году в Париже по проекту инженера Эйфеля
была сооружена трехсотметровая металлическая
ажурная башня, ставшая своеобразным символом
столицы Франции. Эта конструкция является ярким
примером единства закона формообразования
естественных и искусственных структур. Ученые
обнаружили, что распределение силовых линий в
конструкциях башни и в берцовой кости человека
идентично, хотя при создании инженер не пользовался
живыми моделями. Легкая и хрупкая кость, способная
выдерживать большие нагрузки, стала предметом
изучения ученых и архитекторов.

80.

Всесторонне изучая скелет как комплекс
пространственных систем, известный математикконструктор Ле-Реколе установил, что прочность этой
биологической конструкции заключается в соответствующем расположении в материале не плоскостей,
а пустых пространств, то есть обрамлений отверстий,
соединяемых различным образом. На основе
конструктивного изучения структуры костей и других
природных моделей родился в архитектуре принцип
дырчатых конструкций, положивший начало разработке
новых пространственных систем. Так французские
инженеры использовали принцип дырчатых
конструкций при строительстве моста в виде
внешнего скелета морской звезды.