【正文】 昆蟲（器官）和仿生學 1 一、常見的昆蟲感覺器官 ? 頭部的主要感覺器官包括觸角、單眼和復眼。在口器各組成部分上也有感覺器。 2 ? 鞭節(jié) flagellum：觸角的端節(jié)，常分成若干亞節(jié)，此節(jié)在不同昆蟲中變化很大。 觸角及其構(gòu)造：基本上由 3節(jié)構(gòu)成： 柄節(jié) scape：最基部的一節(jié) ， 常粗短 梗節(jié) pedicel：觸角的第 2節(jié) ， 較小 。 3 線狀 （ 絲狀 ） ：觸角細長 ， 呈圓筒形 。 除第一 、二節(jié)稍大外 ， 其余各節(jié)大小 、 形狀相似 ， 逐漸向端部變細 。 例如蝗蟲 、 蟋蟀及一些蛾類等 。 （二）觸角的類型 4 ? 念珠狀：鞭節(jié)由近似圓珠形的小節(jié)組成，大小一致，象一串念珠。例如白蟻、褐蛉等。 5 6 ? 鋸齒狀：鞭節(jié)各亞節(jié)的端部向一邊突出呈角狀，觸角看起來象一個鋸條。例如叩頭蟲、雌性綠豆象等。 7 ? 櫛齒狀：鞭節(jié)各亞節(jié)向一邊突出很長，形如梳子。例如雄性綠豆象等。 8 綠豆象 9 antenna 叩頭甲 10 ? 雙櫛齒狀（羽狀）：鞭節(jié)各亞節(jié)向兩邊突出成細枝狀，很象鳥的羽毛。例如雄性蠶蛾、毒蛾等。 11 12 ? 棒狀（球桿狀）：觸角細長，近端部的數(shù)節(jié)膨大如橢圓球狀。例如蝶類（是鱗翅目中蝶與蛾的主要區(qū)別特征之一）、蟻蛉等。 13 14 ? 錘狀：鞭節(jié)端部數(shù)節(jié)突然膨大，形狀如錘。例如瓢蟲、郭公蟲等。 15 ? 鰓葉狀：端部數(shù)節(jié)擴大成片狀，可以開合，狀似魚鰓。這種觸角為鞘翅目金龜子類所特有。 16 17 ? 膝狀（肘狀）：柄節(jié)特別長，梗節(jié)短小，鞭節(jié)由大小相似的亞節(jié)組成，在柄節(jié)和梗節(jié)之間成肘狀或膝狀彎曲。例如象鼻蟲、蜜蜂、小蜂等。 18 19 2 1 1. 蜜蜂的觸角； 2. 第 3節(jié)基部的感覺器 20 ? 環(huán)毛狀：除基部兩節(jié)外，每節(jié)具有一圈細毛，近基部的毛較長。列如雄性的蚊、搖蚊等。 21 22 ? 1剛毛狀：觸角很短，基部的一、二節(jié)較大，其余的節(jié)突然縮小，細似剛毛。例如蜻蜓、蟬、飛虱等。 23 24 ? 1具芒狀：觸角很短，鞭節(jié)僅一節(jié)，較柄節(jié)和梗節(jié)粗大，其上有一根剛毛狀或芒狀構(gòu)造，稱為觸角芒。觸角芒有的光滑，有的具毛或呈羽狀。這類觸角為雙翅目蠅類所特有。 25 26 蝴蝶的觸角用來感覺味道 27 蚊子的觸角可以聽到聲音。 28 螞蟻、蜜蜂見面后互相碰觸角，傳遞信息。 29 仰泳蝽靠觸角使自己在游泳時保持身體的平衡。 30 二、復 眼 ? 位置：顱側(cè)區(qū)，但常有變化，如突眼蠅、豉甲等。 ? 形狀：多圓形、卵圓形。 ? 復眼由若干大小不一致的小眼組成。 家蠅的復眼 31 ? 用來辨別物體，特別是運動的物體，是最重要的視覺器官。 ? 成蟲和不全變態(tài)類的若蟲和稚蟲，一般都有一對復眼。 ? 多數(shù)昆蟲復眼能感受的光波波譜范圍也比人眼寬廣。 但是，昆蟲的視程遠不及人類。 ? 另外，絕大多數(shù)昆蟲是色盲，如蜜蜂不能分辨出青色和綠色，也不能分辨出紅色和黑色。 32 牛虻的復眼 33 突眼蠅的復眼 34 天牛的復眼 35 ? 水棲的豉甲科昆蟲上、下分離的復眼使得它們能在水面游泳時能同時看清楚水表和水中的情況。 36 37 許多“點的影像”互相結(jié)合便組成整個物體“鑲嵌的影像” 38 翅wing 39 40 鱗片 41 二、仿生學的基本內(nèi)涵 仿生學 (Bionics) 模仿生物系統(tǒng)的原理以建造技術系統(tǒng)，或者使人造技術系統(tǒng)具有生物系統(tǒng)特征或類似特征的科學 仿生學 是一門建立在多學科邊緣上的綜合 性學科，包括生理學、神經(jīng)學、醫(yī)學、化 學、數(shù)學、電子學、信息學等學科。 42 前言 生物體 生物模型 數(shù)學模型 技術模型 技術裝置 仿生學的研究方法 43 ? 真正最高水平的仿生學應該是制造生命。（如用化學分子，或者用一個分子構(gòu)筑具有生理活性的物質(zhì)，如牛胰島素結(jié)晶。有爭議的課題，涉及到倫理學， ） 44 ?結(jié)晶牛胰島素 （ crystallized bovine insulin）是牛的胰島素結(jié)晶。牛胰島素是牛胰臟中胰島 β細胞所分泌的一種調(diào)節(jié)糖代謝的 蛋白質(zhì)激素 。其一級結(jié)構(gòu) 1955年由英國桑格（ ）首先確定牛胰島素中氨基酸的組成和排列順序。桑格也因此榮獲1958年諾貝爾化學獎。 ?從 1958年開始，中國科學院 上海生物化學研究所、中國科學院上海有機化學研究所和北京大學生物系三個單位聯(lián)合 ，以王應睞為首，由龔岳亭、鄒承魯、杜雨花、季愛雪、邢其毅、汪猷、徐杰誠等人共同組成一個協(xié)作組，在前人對胰島素結(jié)構(gòu)和肽鏈合成方法研究的基礎上，開始探索用 化學方法 合成胰島素。 45 ? 經(jīng)過周密研究，他們確立了合成牛胰島素的程序。合成工作是分三步完成的： ? 第一步，先把天然胰島素拆成兩條鏈，再把它們重新合成為胰島素，并于 1959年突破了這一難題，重新合成的胰島素是同原來活力相同、形狀一樣的結(jié)晶。 ? 第二步，在合成了胰島素的兩條鏈后，用人工合成的 B鏈同天然的 A鏈相連接。這種牛胰島素的半合成在 1964年獲得成功。 ? 第三步，把經(jīng)過考驗的半合成的 A鏈與 B鏈相結(jié)合。在 1965年 9月 17日完成了結(jié)晶牛胰島素的全合成。 ? 經(jīng)過嚴格鑒定，它的結(jié)構(gòu)、生物活力、物理化學性質(zhì)、結(jié)晶形狀都和天然的牛胰島素完全一樣。 ? 這是世界上第一個人工合成的蛋白質(zhì)。 這項成果獲 1982年中國自然科學一等獎。王應睞因此被著名英國學者李約瑟（ Joseph Needham,19001995)譽為“中國生物化學的奠基人之一”。 46 ?蛋白質(zhì)研究一直被喻為破解生命之謎的關節(jié)點。胰島素是蛋白質(zhì)的一種。由此，胰島素的人工合成，標志著人類在揭開生命奧秘的道路上又邁出了一步。 ? 和“兩彈一星”一樣，中國人在世界上第一次人工合成胰島素被負載了很多意義：科研的，民族榮譽感的。尤其讓人們津津樂道的是，這是中國科學家與諾貝爾獎幾乎是零距離的接觸。直到這么久過去了，這也是對中國在科學領域里做出世界上第一流成績的一個最好證明。 47 ?1966年底， A． Tiselius訪問了中國，他當時是瑞典皇家科學院 諾貝爾 獎評審委員會化學組的主席，人們很自然地把他和物色合適的諾貝爾獎候選人聯(lián)系起來。 ?后來我得知 Tiselius對胰島素全序列人工合成的評價很高。當被問及對中國第一顆原子彈爆炸的看法時，他的回答卻是： ?“你們能從書上學到原子彈的知識，但學不到人工合成胰島素?！? 48 仿枯葉蝶的迷彩服 三、與昆蟲有關的仿生學研究 49 ? 復眼與多屏幕電視墻 50 ?受蠅眼的啟示發(fā)明了蠅眼攝像機，除獲得理想的圖片外，還發(fā)現(xiàn)許多常規(guī)手段無法得到的細節(jié)。 ? 蒼蠅的復眼包含 4000個可獨立成像的單眼，能看清幾乎 360176。范圍內(nèi)的物體。 ? 在蠅眼的啟示下，人們制成了由 1329塊小透鏡組成的一次可拍 1329張高分辨率照片的蠅眼照像機，在軍事、醫(yī)學、航空、航天上被廣泛應用。 51 ? 基于蒼蠅視覺系統(tǒng)的新型攝像軟件能夠拍攝普通的圖像（下）并顯示其中的重要細節(jié)，例如房間中的人像（中）并突出細節(jié)（上）。 52 ? 可用于超薄相機的人造昆蟲眼 。 ? 使人造眼應用于微型全方位監(jiān)視設備，超薄照相機以及高速運動傳感器上 。 53 ?蜜蜂復眼的每個單眼中相鄰地排列著對偏振光方向十分敏感的偏振片，可利用太陽準確定位。 ?科學家據(jù)此原理研制成功了 偏振光導航儀 ，早已廣泛用于航海事業(yè)中。 54 ?蝴蝶色彩與偽裝 ?在二戰(zhàn)期間，德軍包圍了列寧格勒，企圖用轟炸機摧毀其軍事目標和其他防御設施。 ?蘇聯(lián)昆蟲學家 施萬維奇 根據(jù)當時人們對偽裝缺乏認識的情況，提出利用蝴蝶的色彩在花叢中不易被發(fā)現(xiàn)的道理，在軍事設施上覆蓋蝴蝶花紋般的偽裝。因此，盡管德軍費盡心機，但列寧格勒的軍事基地仍安然無惹，為贏得最后的勝利奠定了堅實的基礎。 ?根據(jù)同樣的原理，后來人們還生產(chǎn)出