大海的礼物:鲸鱼涡轮机、贻贝胶水,龙虾的愿景

的海洋生物普查,10年的研究生活在海洋的世界,刚刚完成,可以预见的是,提供了许多创新的见解对于那些愿意检查结果。积累的数据令人印象深刻,就像知识的工作,带它到我们的银行。作者估计近5000个新物种已确定的结果直接观察约120000生物。约2700名科学家参加了收集在9000小时的海上航行。

这是一个令人印象深刻的成就,但可以被生活在地球上的海洋的巨大:大约250000已知物种相比就是小巫见大巫了十亿左右的未知的如果你计数细菌和其他微生物。人口普查是框架的一个同样重要的目标,我们不知道。发人深省的也是事实,我们杀死了90%的大型海洋物种的种群像金枪鱼。这次普查的最紧迫的目标之一,因此,是建立一个基线数据告诉未来的保护工作。

它是至关重要的工作…。恢复健康的海洋远远超出拯救物种,因为这是我们的生物圈的基础。在介绍性讲座我惊讶许多设计的学生一些关于生物的鲜为人知的事实。从海洋的一个例子是Prochloroccocus, picoplankton直到1986年才被发现,但也许是地球上最丰富的生物在100000每升海水。据估计,这个光合细菌产生大约20%的氧气在我们的气氛,所以我告诉我的学生感谢Prochloroccocus每个他们的第五次呼吸。

这些生物对我们显得如此陌生,因为他们。他们住在800倍的流体介质密度比空气,首先,他们呼吸的东西。有时他们生活在一个完全缺乏光和在压力我们数百倍经验。重力并不是什么大问题,但浮力和调整的位置在垂直水柱一样重要在这个蓝色卷来回推动自己。事实上,它可能是更重要的是:世界上最大的动物迁徙不是一年一度的驯鹿长途跋涉,但夜间升向表面由无数海洋生物鞭毛藻类。

这并不奇怪,海洋,激发了许多仿生创新。你就是不能梦想所有的奇妙的形状,行为和策略,从这些要求了和外星人的条件。研究海洋生物似乎几乎保证新鲜的视角解决问题。

这里有几个仿生创新的灵感来源于大海:

粘连:蓝贻贝管理坚持岩石在海浪放下足丝,一种蛋白质范围和基板。此外,这个锚的软体动物可以调整配方优势,拨入不同的蛋白质不同程度的耐用性和强度。哥伦比亚森林产品模仿这些蛋白质生产的大豆Purebond胶胶粘剂,用于胶合板生产线。这种胶水已经取代有毒的脲醛(一种已知有致癌作用的)超滤(指定的有毒空气污染物)通常使用胶水。

类似的胶水被用于医学应用,并且是特别有用的考虑到人体的水环境。这些胶水避免拒绝和炎症相关的合成粘合剂,不保持持久的或有毒的。在某些应用程序中,两个创新相结合,与胶水被更精确地应用使用压电喷墨技术的过程。

海洋中胶粘剂的策略并不局限于贻贝:藻类、细菌、藤壶和多毛纲的虫子都有他们的方式。每学期我带我的学生去克斯伯里礁潮汐池在雏鸡,加州。在这里,我们看到帽贝和海星类在自然环境中遍历。生物都避开放牧,缠住不放的情况下,或掠夺他人,像海星一样,所以他们面临着一个矛盾:你如何既坚持摇滚避免被冲走,也移动吗?纠缠不休利用所谓的Stefan附着力,某些类型的黏液的性质在动物世界。简单来说,很难打开的粘液密封帽贝比拉在它。工程而言,当横向运动产生的剪切应力更大,粘液作为润滑剂,当它是少而生物是静止的,粘液作为粘合剂。一个优雅的解决方案!使力在你的材料给你两种不同和矛盾的应用程序相同的物质。

形状优化和简化:把它的公司加拿大设计了风力涡轮机和工业风扇的座头鲸结节的鳍状肢,那些贝壳边缘的前缘的胸鳍。边缘允许高效的操作速度较慢,而拖延或降低叶片的间距。

鲨鱼和箱鲀,激发了知名产品像战斗机一样,耐克泳装和奔驰原型车。鲨鱼皮也被一家名为模仿其抗菌性能Sharklet技术。的微小鳞屑上创建nano-streamlining鲨鱼也使细菌很难形式和这家公司取得了系列的产品供医院使用。

生物矿化:硅藻和软体动物以普通海水和提取矿物,如二氧化硅和碳酸钙用于外骨骼或外壳。加州鲍鱼是一个特别的例子,外壳的硬度和耐久性已被广泛的研究。这一过程进行分析,提出了使用的研发公司Carbozyme新泽西州蒙茅斯的,从烟囱捕捉二氧化碳(CO2)。Carbozyme开发了一个enzyme-activated液膜渗透器把二氧化碳从烟气和生产石灰粉。这种类型的捕捉也可以用来回收和丰富气体流在制造业。

我有关于clara公司写在这里碳捕捉和珊瑚的模仿,使水泥。布伦特Constantz clara的CEO和创始人,学会了如何种植珊瑚做的方解石和霰石晶体没有生物。这形成了他的基础技术的“水沉淀:“二氧化碳,粉煤灰、卤水和废水和把它变成干净的烟气,绿色建筑材料(水泥的采矿或高温)和新鲜的水。

环境卫生:另一个有机体,一个红藻类,激发了一种不同的抗菌策略为公司Biosignal澳大利亚有限公司。而不是使用其表面形状,海藻使用化学干扰信号干扰的通信收集细菌,所谓“群体的信号。“Biosignal已经开发了一种合适的方法,采用furanones外套表面。应用包括隐形眼镜,侵入性医疗设备和制药、所有地区日益严重的细菌对抗生素的耐药性问题可以避免。

光学:动物在大约10不同的方式看到,看到水下可能是一个挑战。晚上龙虾面海底底,有一个不同寻常的方法处理光在这些阴暗的条件。底部的天线数千平方光反射镜精确集中所有传入的焦点之一。的物理光学公司已经开发了一个扫描仪为美国国土安全部称能看穿三英寸的LEXID钢用相似的方法来发送和检测x射线。Lobster-ISS望远镜莱斯特大学空间研究中心也为低光收集使用这种方法。

颜色成像:Cephalapods,尤其是墨鱼,鼓舞了几个组织研究他们的非凡的能力应对环境的改变而改变颜色。最近,麻省理工学院的研究人员做出了一次微米厚的聚苯乙烯和poly-2乙烯基厚度和颜色变化当一个电荷通过它运行。电压越多,厚的屏幕,光的波长越长,屏幕反映。微软,太阳化学公司和辛辛那提大学的还在研究这项技术,已广泛应用于电子墨水、压力传感器和沟通艺术。

过滤:蓝鲸是最大的动物在海洋和有史以来最大的动物。他们吃的一个最小的动物在海洋里,磷虾。为此他们过滤掉大量的水一饮而尽收获他们的饭。鲸须过滤澳大利亚已经适应了这个过程使用的过滤器。这些单位是不加压的,不使用化学品和自洁,但他们可以过滤颗粒小到25微米。在野外,鲸鱼用舌头的大规模行动,扭转水流的鲸须保持清洁。申请的这些过滤器是在食品和饮料行业,但避免化学物质的影响和大池塘是广泛的。

有一个海洋的想法,这只是其中一小部分。我们应该保持海洋的完整和健康。如果你想知道更多关于这些生物和创新应用,你可以去AskNature.org生物仿生集团优秀的一般参考站点;eol.org生活的百科全书网站;和coml.org海洋生物普查,网站。

Tom McKeag教仿生设计在加州艺术学院和加州大学伯克利分校。他的创始人和总裁BioDreamMachine非营利性教育机构,他们带来了仿生设计和科学教育K12学校。