Бионика-копия с природы
занимательные факты по биологии (7 класс) на тему

Сенсаций стала конструкция прочной оранжереи, представленной на первой всемирной выставке в Лондоне в 1851 году. Предложена эта конструкция была английским садовником и инженером Джозефом Пакстоном. Примером стеклянной крыши послужили листья южноамериканской кувшинки. Оранжерея в истории носит название «Хрустальный дворец», это сооружение считают первым запатентованным изобретением, которое основано на законах бионических исследований. Не требуется дополнительного освещения,из-за того,что солнечный свет идеально освещает. Для королевы Виктории-выставка. (размеры — длина 563 метра, ширина — 125 метров, а высота 40 метров. Общая площадь здания 90 тысяч квадратных метров. Построили его очень быстро, примерно за 7 месяцев)

1. Начало 20 века:

Рауль Франсе и изобрел современную солонку. Он придумал ее, когда пытался высеивать микроорганизмы на питательный слой с помощью пудреницы и обычной солонки. Было очень неудобно, и тут ученый заинтересовался головкой мака, которая от природы обеспечивала равномерное разбрасывание семян. Успех был гарантирован. По образцу маковой головки он сделал емкости для пудры, соли, перца и других мелких сыпучих веществ.

После Джозефа Пакстона, создателя «Хрустального дворца», архитекторы стали активно прислушиваться к бионике. Особо популярен так называемый «геодезический купол». Металлические ребра соединяются в трех-, пяти-, шестиугольники, благодаря этому получаются крепкие стабильные купола. Такой купол, например накрывает Ботанический сад в Дюссельдорфе.
Сотовые сооружения пчел, как известно, активно применяются и в архитектуре, и в технике.

Лампочка, которая вырабатывает свет из электричества, у лампочки накаливания Эдисона только 5% энергии переходит в свет, а при «холодном свете», который вырабатывают медузы, некоторые жуки, глубоководные животные, грибы, мох, светящиеся бактерии и прочее, мы можем говорить о 90% превращенной в свет энергии.

Шкура акулы послужила образцом пленки для пассажирских самолетов, благодаря которому значительно снизился расход горючего. Шкура акулы покрыта мелкими зубчиками, она обладает прекрасными аэродинамическими преимуществами. Эта новинка отлично зарекомендовала себя и на самолетах, и на судах. Пловцы и ныряльщики тоже успешно пользуются «акульей шкурой».  Speedo провели исследования : Это имело потрясающий эффект: спортсмены, надевавшие их, проплывали 100-метровку в среднем на 1,5 секунды быстрее, чем их настолько же сильные конкуренты в обычных костюмах. Но акульих костюмов уже не хватает, чтобы ставить рекорды: они слишком толстые и слишком тяжелые. В исследовательской лаборатории Speedo был создан новый синтетический материал, ещё более гладкий, чем акулья кожа, и при этом абсолютно тонкий.

Подвесные крыши на стадионах — это изобретение пауков-балдахинников, которые плетут общую паутину в виде большого балдахина.

Посмотрите на стебель травы. Это гениальное изобретение природы! По этому же принципу придуманы конструкции по типу «сандвич», благодаря особому расположению слоев получаются прочные строительные материалы, которые применяют в разных областях промышленности. Но все же по прочности стебель травы во много раз превосходит современные сооружения.

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. 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 (узлы) 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.

Текстильная застёжка (в просторечии липучка, оригинальное название Velcro) — застёжка, действующая по принципу репейника. Изобретена в 1948 году швейцарским инженером Жоржем де Местралем. Швейцарский инженер Жорж де Местраль привык после прогулки с собакой снимать с её шерсти головки репейника. Однажды он рассмотрел их под микроскопом, благодаря которому увидел крохотные крючки, с их помощью головки цеплялись за шерсть. Так у де Местраля появилась идея застёжки-липучки. На её реализацию у инженера ушли годы проб и ошибок, в результате которых изобретатель понял, что липучки лучше всего делать из нейлона. В 1955 году де Местраль смог наконец запатентовать своё изобретение. Первыми текстильные застёжки начали использовать космонавты, аквалангисты и горнолыжники. Со временем липучки получили широкое распространение, став обычной деталью повседневной одежды и обуви

Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц: орнитоптер.

Открытие эхолокации связано с именем итальянского естествоиспытателя Ладзаро Спалланцани. Он обратил внимание на то, что летучие мыши свободно летают в абсолютно тёмной комнате (где оказываются беспомощными даже совы), не задевая предметов. В своём опыте он ослепил несколько животных, однако и после этого они летали наравне со зрячими. Коллега Спалланцани Ж. Жюрин провёл другой опыт, в котором залепил воском уши летучих мышей, — и зверьки натыкались на все предметы. Отсюда учёные сделали вывод, что летучие мыши ориентируются по слуху. Однако эта идея была высмеяна современниками, поскольку ничего большего сказать было нельзя — короткие ультразвуковые сигналы в то время ещё было невозможно зафиксировать.

Впервые идея об активной звуковой локации у летучих мышей была высказана в 1912 году Х. Максимом. Он предполагал, что летучие мыши создают низкочастотные эхолокационные сигналы взмахами крыльев с частотой 15 Гц.

Об ультразвуке догадался в 1920 году англичанин Х. Хартридж, воспроизводивший опыты Спалланцани. Подтверждение этому нашлось в 1938 году благодаря биоакустику Д. Гриффину и физику Г. Пирсу. Гриффин предложил название эхолокация (по аналогии с радиолокацией) для именования способа ориентации летучих мышей при помощи ультразвука.Животные используют эхолокацию для ориентации в пространстве и для определения местоположения объектов вокруг, в основном при помощи высокочастотных звуковых сигналов. Наиболее развита у летучих мышей и дельфинов, также её используют землеройки, ряд видов ластоногих (тюлени), птиц (гуахаро, саланганы и др.).

2. в 70-х годах учёным понадобилось несколько лет и растровый электронный микроскоп, чтобы понять, почему листья лотоса никогда не пачкаются. После нескольких лет дополнительных исследований и экспериментов открытые водоотталкивающие микро- и наноструктуры были перенесены в техническую сферу. Так возникли непачкающиеся краски для фасадов и самоочищающееся стекло, применяемое на камерах наблюдения за дорожным движением
3. Невидимые плоские камеры

Как, например, разработанные в институте прикладной оптики и тонкой механики в Йене суперплоские камеры. Скопированные с фасеточных глаз насекомых плоские объективы имеют толщину 0,2 миллиметра. Исследователям понадобилось три года, чтобы скопировать  фасеточные глаза мухи.

При этом учёные полностью ориентировались на природный образец: глаз насекомого состоит из отдельных линз, от сотен до десятков тысяч в зависимости от размера глаза. Каждая из этих линз переносит получаемый свет на принадлежащий ей одной рецептор, а уже в мозгу мухи из многих отдельных изображений складывается единая картинка.