求一篇有關仿生物學的論文,字數3000以上,要求寫出參考文獻、寫出內容提要~

題目：

求一篇有關仿生物學的論文,字數3000以上,要求寫出參考文獻、寫出內容提要~

解答：

一、有關建築方面的仿生學論文範例, 內容提要：建築仿生學的表現與應用方法,歸納起來大致有四個方面：
城市環境仿生,使用功能仿生,建築形式仿生,組織結構仿生.當然,往往會出現綜合性的仿生應用,形成一種城市與建築的仿生整體.
在城市環境仿生方面
早在1853年時,巴黎塞納區行政長官歐思曼(G.E.Haussmann)爲了執行法國皇帝拿破崙第三的巴黎建設計劃,曾對巴黎市區進行了大規模的改建,它不僅要表示對帝國首都的讚美,而且要在城市結構功能上進行改善,使城市交通、環境綠化、居住水平都達到一個新的境界.爲了實現這一理想,他的巴黎改建規劃在某種程度上就是模擬了人的生態系統而進行規劃設計的.例如當時在巴黎東、西郊規劃建設的兩座森林公園,東郊維星斯公園和西郊布倫公園的巨大綠化面積,就象徵著人的兩肺,環形綠化帶與賽納河就象是人的呼吸管道,這樣就使新鮮空氣可以輸入城市的各個區域.市區內環形和放射的各種主幹與次要道路網就象是人的血管系統,使血流能夠循環暢通.這種城市環境仿生思想,不僅在當時已起到了積極的作用,解決了困擾巴黎的城市交通與環境美化問題,使巴黎在世界上成爲城市改建的成功範例,而且城市環境仿生理論今後仍然值得借鑑和完善.
1950年,法國建築師勒·科布西埃在設計法國孚日山區的朗香聖母院期
間,一枚蟹殼給了他無窮靈感.他選擇了與以往任何設計作品都不同的屋頂
樣式.該屋頂各邊都像殼一樣向上彎曲,在殼易碎的超薄材料里蘊藏著自然
力和堅韌性.
芬蘭著名建築師阿爾托設計的德國不萊梅的高層公寓(1958—1962)的平面就是仿自蝴蝶的原型,他把建築的服務部分與臥室部分比作蝶身與翅膀,不僅造成內部空間布局新穎,而且也使建築的造型變得更爲豐富.
又如勒·柯布西耶在1950—1955年間設計建造的法國朗香教堂的平面就是模擬人的耳朵,象徵著上帝可以傾聽信徒的祈禱.正是因其平面具有超現實的功能,以致在造型上也相應獲得了奇異神祕的效果.
類似的情況還有許多,比較著名的如1960—1963年夏朗(Hans Scharoun)在柏林設計建造的愛樂音樂廳內部空間則是仿自樂器內部空間共鳴的效果而建造了這一複雜奇特的形體.
1966年由丹下健三在日本山梨縣建成的文化會館是一座新陳代謝派的著名作品,它的平面組合就是仿照植物新陳代謝的功能,設計了一個個垂直的圓形交通塔,內爲電梯、樓梯與各種服務設施,所有辦公空間則建立其間,這樣可以根據需要不斷擴建或減少.
建築形式的仿生則最爲常見
它不僅可以取得新穎的造型,而且往往也能爲發揮新結構體系的作用創造出非凡的效果.最早應用仿生形式的近代建築師是西班牙人高迪(Antonio Gaudi),他在巴塞羅納設計了許多帶有明顯動物骨骼形式的公寓建築,隱喻著這座海濱城市戰勝蛟龍的古老傳說.
例如1904-1906年建的巴特洛公寓和1910年建的米拉公寓均是如此.
埃羅·薩里寧(Eero Saarinen)於1958年所作的美國耶魯大學冰球館形如海龜,1961年所作的紐約環球航空公司航站樓形如飛鳥,也都是舉世矚目的例子.
在1964年丹下健三在東京建造的奧運會游泳館與球類比賽館,利用懸索結構仿貝殼體形,使功能、結構與造型達到有機結合,令人耳目一新,成爲建築藝術作品的優秀範例.賴特是一位善於結合自然環境的建築師,他在1944年設計建造的威斯康星州雅可布斯別墅,就是把住宅仿照地面菌菇類植物進行設計的,給人以自然的形態,達到和環境融爲一體的境界.
此外,又如薩巴(Fariburz Sahba)在1975—1987年建成的印度德里的母親廟(Mother Temple)則是仿自一朵荷花的造型,它表達了聖潔與優美的形象,成爲周圍環境的主要標誌.
在結構仿生方面
1947—1949年義大利結構工程師奈爾維和建築師巴托利(Nervi and Bartoli)設計的義大利都靈展覽館的巨形拱頂就是仿葉脈肌理而建造起來的,混凝土骨架和玻璃格組成的拱頂寬93.6m,長75m.奈爾維和維特羅西(A.Vitelozzi)於1957年建造的羅馬奧運會小體育宮,半圓形彎頂直徑60m,內部採用了鋼筋混凝土網格的結構系統,就是受葵花的啓發,不僅用材經濟,受力合理,而且創造了內部裝飾新穎的效果.小體育宮的外部則從人類腿骨的受力分析中得到啓示,創造了一圈丫形支撐體系,使空間結構與建築藝術形式的虛實結合達到了完美的統一.1960年奈爾維又建成了羅馬奧運會的大體育宮,半圓形彎頂直徑達到98.4m,可容納16000觀衆,內部採用放射形拱肋的構造形式支撐著上部的混凝土彎頂,頂厚只有6cm.同部看去既象一朵花,也象是密密麻麻的葉脈網,成功地使現代技術與使用功能、裝飾藝術達到有機的結合.對比公元120—124年建成的羅馬萬神廟,半圓形彎頂直徑爲43.2m,混凝土厚度則爲1.2m,這充分說明了建築技術運用仿生原理所取得的巨大進步.奈爾維既是一位聞名遐邇的結構工程師,也是一位卓越的建築師,他的創造性在很大程度上就是得益於向自然界學習.
美國結構工程師富勒(Buckminster Fuller)是另一位有創造性的人物.他從自然界中的結晶體與蜂窩的稜形結構中獲得啓示,創造了一系列驚人的大空間結構作品.1958年他在美國巴吞魯日(Baton Rouge,LA)建造的聯合油罐車公司的巨大彎頂,直徑達115.2m,就是應用晶體結構的原理建造的.1967年富勒和塞道(Fuller and Sadao)一起建造的加拿大蒙特婁國際博覽會的美國館,是一座球體建築,在當時展覽會上極爲引人注目.他很可能是模擬一種深海魚類的網狀骨骼和放射蟲的組織結構,創造了立體網架的短線彎窿,高度達60m,直徑爲76.2m,彎窿外部用塑料敷貼,並可啓閉,夜間燈光照亮,通體透明,猶如星球落地.
紐約環球航空公司航站樓不僅是外形仿生的著名作品,而且埃羅·薩里寧還和威廉·加德納(William Gardner)在結構上建造四瓣組合式薄殼,中間有縫隙採光,四瓣薄殼則由下部的丫形柱支撐,這與人的頭蓋骨的拼合極爲相似.航站樓應用這種結構肌理不僅解決了自由曲線造型的難點,而且在結構與形式上又能達到有機的融合,這是值得建築師們注意的.並不需爲了建築的某種造型就一定要犧牲結構的合理性,相反,有機的結構與新穎的形式可以相互共生.
德國結構工程師奧托(Frei Otto)於1967年在加拿大蒙特婁國際博覽會上建造的德國館,象一羣帳篷式的建築物,這是用網索結構仿蜘蛛網形的支撐體系,上面用塑料面層覆蓋,造型非常特殊,它可以有利於作爲臨時性建築的裝卸.1972年的慕尼黑奧運會的體育場館也運用了這一結構形式.由於他善於使用這種結構類型,因此也有人稱他爲「蜘蛛人」.這種蛛網形的網索結構後來還發展爲帆布張力結構系統,與帳篷形式更爲接近.
其實,建築師中也不乏在結構上應用仿生的例子,勒·柯布西耶早年大量使用的雞腿柱和框架懸挑的結構系統無疑是從動物腿骨支撐所得到的啓示,1931年他在巴黎附近波依西(Poissy)建造的薩伏伊別墅(Villa Savoye)就是這種結構系統的體現,至今仍被人們所稱頌.
賴特是衆所周知的建築大師,他早年曾攻讀過結構專業,因此能在建築造型與結構體系的融合方面運用自如.1950年他設計建造的威斯康星州詹森制蠟公司試驗樓(Helio Laboratory and Researeh Tower,Racine,Wisc.)就是仿樹狀結構特點,把主要支承結構放在建築中央,四周樓板懸挑,外表形成幕牆,取得了新穎效果.應用同樣原理,賴特在1956年還大膽設想了1英里高的摩天樓方案.
在結構仿生方面,最值得稱頌的還是後起之秀,年輕的西班牙建築師聖地亞哥·卡拉特拉瓦(Santiago Calatrava).他於1951年出生在西班牙的瓦倫西亞,曾在當地的建築學院建築學專業畢業,後人瑞士蘇黎世大學土木系學習結構工程,畢業後又於1981年獲該校建築系技術科學博士學位.他的博士論文題是「結構的可摺疊性」.畢業後他留居瑞士開業,繼續致力於摺疊結構與仿生結構的實踐,他觀察狗的骨架和腿的活動支撐,已作出了許多可喜的成就.他在1983年建造的瑞士琉森市郵局前的大雨蓬就是最早應用活動關節的實踐.1986—1987年他在巴塞爾市一座中世紀古建築的改建中,將咖啡廳上的天花鋼樑架做成仿動物骨架的自由曲線,既有著新穎的觀賞效果,又能符合受力的特性,是一種大膽的嘗試.此後,他在1987年爲加拿大多倫多市建造的BCE文化廣場大廈,創造性地模仿了樹幹分叉的生長肌理,設計了兩邊的支柱與頂柵的弧形肋架,取得了非凡的藝術效果.1991—1992年他在西班牙的塞維亞1992年國際博覽會爲科威特設計的展覽館,其屋頂是可自由啓閉的結構,模擬著動物關節的自由運動.夜間屋頂肋架敞開,下面平台上便可進行露天的各種活動,它不僅在結構與功能上能夠有機結合,而且也給人以無限的遐想.1989—1993年他在爲法國里昂塞托拉斯機場(Satolas Airport)附近的鐵路車站設計建造中,完全應用了動物骨架的結構原理,充分發揮了節省材料提高效能的特性,並且造型新穎,令人刮目.此外,他還爲1992年巴塞羅納奧運會設計建造最有標誌性的電訊塔,也是吸取了植物干莖自由平衡的形態而獲得新穎構思的參考文獻資料：《建築學》 百度建築與仿生學 二、仿生學論文內容提要：光合作用的研究具有重大的意義,利用光合作用的神奇作用有助於人類解決能源問題,通過人類科學家的不懈努力,在這一方面的仿生工作取得了一系列的進步,預示著人類的一個重要歷程的即將到來. 2008年8月Angewandte Chemie雜誌報導了澳大利亞莫納什大學的利昂·斯皮西亞、羅賓·布里姆布來可比和安妮特·可羅,澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）的格哈德·斯偉格斯和美國普林斯頓大學的查爾斯·迪斯莫克斯共同開發了由一層塗層和維持植物光合作用的基本化學物質——錳組成的系統.該系統可模擬植物的光合作用,爲利用陽光將水分解成氫和氧開闢了一條新途徑.此項技術突破有望革新制氫工藝,從而利用太陽光大規模生產清潔的綠色能源——氫氣.

光合作用是植物、藻類和某些細菌利用葉綠素,在可見光的照射下,將二氧化碳和水轉化爲有機物,並釋放出氧氣的生化過程.對於生物界的幾乎所有生物來說,這個過程是賴以生存的關鍵,而在面臨能源和環境瓶頸的今天,這一過程中的能量轉換也爲人類提供了極其重要的啓示.由於自然光譜的吸收率等原因,光合作用在多數植物中效率非常低,通常均低於0.5%.在人工設計的系統中,研發人員借鑑其光反應與電子傳遞的機制,並提高通量轉化的效率,使其適於太陽能的轉化利用.
事實上,在上述模擬光合作用的研究取得突破前,微生物制氫的已經成爲了研究熱點.自然界已發現有類似甲烷菌的制氫菌,但其菌種繁育不如甲烷菌那樣簡單.若能建立合適的菌種羣落,製造氫氣也會像製造沼氣一樣得到大規模應用.
模擬光合作用制氫或者微生物制氫過程正是仿生學「向自然學習」的思想典型.20世紀40年代以來,工程技術領域中出現了調節理論,人們開始在一般意義上把生物與機器進行類比,認識到二者包含自動調節系統.此後,科學研究和生產實踐完全證實了生物和機器在許多問題上的共同之處.而控制論則把生物科學和工程技術從理論上聯繫起來,成爲在原理上溝通生物系統與技術系統的橋樑,奠定了生物與機器在控制與通信方面進行類比的科學理論基礎.之後,斯蒂爾提出了仿生學的研究理念.自上個世紀末以來,人們認識到大約35億年的生命演化與協同進化過程優化了生物體宏觀與微觀結構,形態與功能具有無可比擬的優越性,仿生學也因此顯示出巨大的生命力.
從研究模式上看,仿生學作爲模仿生物建造技術裝置的科學,是一門新興的邊緣科學,研究生物體的結構、功能和工作原理,並將這些原理移植於工程技術之中,發明性能優越的儀器、裝置和設備,創造新技術.模擬光合作用制氫過程的例子很好地詮釋了這一點.在植物的光合作用中,錳參與幾種酶系統.由於錳可以在正二價和正四價兩種化合價之間轉換,所以主要在氧化還原和電子轉移中發揮作用.這一思想爲斯皮西亞等人的研究提供了啓發.他們在確定錳簇是植物利用水、二氧化碳和陽光製造碳水化合物和氧氣的中心樞紐後,開發出這種人造錳簇,並利用這些分子的能力將水分解成氫和氧.研究者將一層質子導體――Nafion薄膜覆蓋在一個電極上,形成一層僅幾微米厚的聚合體膜,這層聚合體膜充當錳簇的載體.錳在正常情況下不溶解於水,但可以和Nafion薄膜小孔中的催化劑結合,形成不易分解的穩定結構,當水到達此催化劑時,在陽光的照射下便發生氧化反應.
在能源和環境領域,這一技術顯示了仿生技術的巨大應用潛力和價值.初步測試表明,此催化劑連續使用3天之後還有活性,由此分解出來的氫氣和氧氣可以在燃料電池中結合成水,產生電力供住宅和電動車全天24小時使用,且不排放碳而是排放水.雖然此系統的效率還有待提高,但研究者可以不斷地從自然界中學習,使之更爲高效,從而使氫這一能效高且沒有碳排放的綠色清潔能源爲未來社會所用.
生物體的電子傳遞過程在能源仿生技術上的另一重點研究領域是生物發光.生物發光和光合作用都是「電子傳遞」現象,而從某個角度上看,生物發光可以看作是光合作用的逆反應.光合作用是綠色植物吸取環境中的二氧化碳和水分,在葉綠體中,利用太陽光能合成碳水化合物,同時放出氧氣.光能從水分子上釋放電子,並把電子加到二氧化碳上,產生碳水化合物,這是一個還原過程.光合作用把光能轉變成化學能,而生物發光是電子從螢光素分子上脫下來和氧化合,形成水,產生光.生物發光是將化學能轉變成光能.生物光作爲冷光源,具有效能高、效率大、不發熱、不產生其它輻射、不會燃燒、不產生磁場等特點,對於手術室、實驗室、易燃物品庫房、礦井以及水下作業等,都是一種安全可靠的理想照明光源.通過模仿發光生物把一種形式的能量轉換成另一種形式的能量,製造冷光板使其不需要複雜的電路和電力,就能白天吸收太陽光,晚上再將光能釋放.人們先是從發光生物中分離出純螢光素,後來又分離出螢光酶.現在已能人工合成螢光素,這就使人類模仿生物發光,創造一種新的高效光源——冷光源成爲可能.然而,人們對於螢火蟲等發光機制的研究仍然有待深入.如果將光合作用和生物發光機制在仿生學框架下同時加以研究,就有可能在能量利用的電子傳遞現象中取得進展,從而實現能源利用更爲巨大的進步.
從仿生學的誕生、發展,到現在短短几十年的時間內,研究成果已經非常可觀.仿生學的問世開闢了獨特的技術發展道路,也就是向生物界索取藍圖的道路,它大大開闊了人們的眼界,顯示了極強的生命力,在能源技術上的應用潛力也極其巨大,有助於破解人們所面臨的能源瓶頸問題,同時解決石化能源等所帶來的環境問題. 參考文獻資料：《生物科學》 百度仿生學發展史