生物模仿技術(shù)精選(九篇)
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第1篇：生物模仿技術(shù)范文
生物學科是一門實驗性極強的學科，學生除了掌握必要的理論知識外，還應(yīng)學會如何用理論知識解決實際中的問題，實驗教學作為教育教學的有機組成部分，就承載著培養(yǎng)學生這種能力的功能[1-2]。但是受客觀條件的限制，學生在有限的時間內(nèi)不足以做到熟能生巧，也不足以解決其疑惑和滿足其興趣愛好，開放實驗室可以充分鍛煉學生，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識，提高學生綜合素質(zhì)，有效利用實驗室的資源[3]。
一、黑龍江大學中俄學院生物技術(shù)專業(yè)概述
(一)黑龍江大學中俄學院的定位
黑龍江大學中俄學院是黑龍江大學與俄羅斯新西伯利亞國立大學聯(lián)合成立的，被教育部列入全國17所國家教育體制改革試點學院之一。學院以先進的教育理念、科學的課程體系為依托，打造“專業(yè)+俄語”的對俄高級專業(yè)人才培養(yǎng)模式;積極引進新西伯利亞國立大學高水平師資，他們承擔學生70%的專業(yè)課教學任務(wù);與俄方共同制定個性化人才培養(yǎng)方案，搭建高水平、多層次、寬領(lǐng)域、本碩博一體化人才培養(yǎng)平臺[4]。
(二)生物基礎(chǔ)實驗中心與中俄學院的關(guān)系
中俄學院自2011年開始招生起即招收生物技術(shù)專業(yè)本科生，由于是以自主招生的形式選拔，因此學生素質(zhì)非常高。為實現(xiàn)資源共享，生物技術(shù)專業(yè)的實驗課(包括俄方教師承擔的實驗課)都在生命科學學院的生物基礎(chǔ)實驗中心開設(shè)。生命科學學院作為中俄學院試點的重要組成部分，積極創(chuàng)造條件滿足教師的教學需要和學生提高專業(yè)技能的需要。
(三)生物基礎(chǔ)實驗中心為中俄學院生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)的實驗課程
生物基礎(chǔ)實驗中心除承擔中俄學院生物技術(shù)專業(yè)的普通生物學、生物化學、微生物學、細胞生物學、遺傳學、分子生物學和細胞工程、植物組織培養(yǎng)等實驗教學外，同時也為俄方教師授課提供實驗場所及所需設(shè)備。
二、基于中俄聯(lián)合培養(yǎng)的創(chuàng)新實驗室現(xiàn)有條件
2013年、2014年學校連續(xù)投入200多萬元在生物基礎(chǔ)實驗中心籌建中俄聯(lián)合培養(yǎng)創(chuàng)新實驗室。該實驗室除常規(guī)儀器外，還擁有高速冷凍離心機、蛋白純化系統(tǒng)、DGGE變性梯度凝膠電泳儀系統(tǒng)、真空冷凍干燥機、超聲波細胞粉碎儀、梯度PCR儀、凝膠成像系統(tǒng)、空氣浴搖床、全自動凱氏定氮儀、分析研磨機、自動電位滴定儀、勻漿機、高壓蒸汽滅菌鍋、顯微互動系統(tǒng)等一大批進口設(shè)備。為學生完成畢業(yè)論文以及完成自帶科研項目或參與教師科研項目提供服務(wù)。
(一)創(chuàng)新實驗室開放的內(nèi)涵
有利于培養(yǎng)學生的實踐與創(chuàng)新能力，有利于激發(fā)學生學習的積極性與主動性，有利于提高儀器設(shè)備的使用效率，有利于促進和提高實驗教師和技術(shù)人員的水平。
(二)基于中俄聯(lián)合培養(yǎng)的創(chuàng)新實驗室開放現(xiàn)狀
該實驗室主要面向中俄學院生物技術(shù)專業(yè)的本科生、碩士生，2015年第一屆本科生(22名)和研究生(3名)已全部順利畢業(yè)。但是，僅限于日常教學和畢業(yè)論文的開放，還不足以體現(xiàn)出創(chuàng)新實驗室的利用價值和建設(shè)宗旨。真正的開放實驗室，可以鍛煉學生的動手能力和解決實際問題的能力，滿足或者激發(fā)學生的興趣，允許跨學科、跨專業(yè)，真正經(jīng)學生手出來一些成果，使學生從中受到完整的科研訓練，體會到科學研究的嚴謹、神圣、奧妙之處。
(三)基于中俄聯(lián)合培養(yǎng)的創(chuàng)新實驗室發(fā)展趨勢
中俄學院的人才培養(yǎng)模式是“專業(yè)+俄語”，專業(yè)是基礎(chǔ)，俄語是工具，所以學生迫切希望在專業(yè)方面打好基礎(chǔ)，既有扎實的理論知識，又有較強的動手能力。那么中俄聯(lián)合培養(yǎng)創(chuàng)新實驗室理應(yīng)擔負起這樣的功能，學校也有相應(yīng)的資助政策。
1.實驗課內(nèi)容重復或擴展式開放。學生認為課堂上實驗做得不夠理想，操作不熟練，數(shù)據(jù)不夠好，可以與任課教師另約時間到開放實驗室完成?；蛘邔嶒瀮?nèi)容有新的想法，新的方案，只要實驗的內(nèi)容、手段、方法合理，實驗室具備相應(yīng)的條件，經(jīng)申請，就可以在開放實驗室實施[5]。
2.教師(包括俄方教師)指定課題式開放。教師擬定的題目或者在研科研項目的子課題集中申報公示后，經(jīng)雙向選擇，學生可以進入實驗室參與其中，以個人或小團隊形式，自己查閱資料，制定方案，完成實驗，撰寫結(jié)題報告，答辯合格，方可結(jié)題。
3.學生自帶課題式開放。根據(jù)學生所帶課題涉及的內(nèi)容，為學生配備從事相關(guān)方向的指導教師，但須拿出完整方案，由教師認定其可行性。實驗結(jié)束后，需撰寫結(jié)題報告，答辯合格給予結(jié)題。
三、基于中俄聯(lián)合培養(yǎng)的實驗室開放模式的構(gòu)建
(一)預約開放
需要進實驗室的同學，將所需的儀器、試劑、要完成的實驗內(nèi)容填寫清楚，包括對儀器的熟悉程度，提前1天在網(wǎng)上預約，平時上課時間或課余時間均可。由中心安排實驗員準備好試劑，協(xié)調(diào)好儀器，其間指導教師可根據(jù)情況現(xiàn)場指導或場外指導。不熟悉的儀器，使用前由實驗員進行培訓，直到能獨立正確操作。學生每次實驗結(jié)束后，需如實填寫儀器使用記錄，如遇儀器故障，及時與實驗員或值班教師聯(lián)系[6]。
(二)定時開放
每學期初，將課題匯總上來后，根據(jù)學生的實際需要，確定開放時間段和開放頻率。學生需要更改時間段或日期，可提出申請。在開放的時間段內(nèi)，學生可在網(wǎng)上查到每個房間以及儀器的使用情況。
(三)保障措施
1.客觀條件保障。生物基礎(chǔ)中心每學期針對新生定期舉辦常用相關(guān)儀器培訓班，目的是使學生了解儀器的性能，掌握使用規(guī)范，正確操作，培訓合格者中心有備案;至于其他年級有興趣的同學，中心配合學校開展大型儀器培訓，合格者由學校發(fā)放結(jié)業(yè)證[7]。因此，無論什么形式的開放，基本條件是具備的。在基礎(chǔ)中心網(wǎng)站上可查到開放實驗室的房間號、可容納人數(shù)、現(xiàn)有儀器(規(guī)格、型號、生產(chǎn)廠家、性能)、值班教師等信息。
2.人力配備。中心的實驗人員積極參與開放實驗室活動，他們都能熟練使用所有的儀器，一般的故障可以自行維修處理;我們也從碩士生中選撥專業(yè)能力強、實驗技能好、有精力的學生，輔助實驗員或教師指導來到開放實驗室的本科生。
3.制度保障?；A(chǔ)中心鼓勵高素質(zhì)教師從事實驗教學，在每兩年一次的本科教學業(yè)績評估的院內(nèi)排名中，教師指導開放項目的數(shù)量是其中的加分項。數(shù)量充足的師資，是實驗室開放層次、開放程度和開放質(zhì)量的保證。
隨著實驗室開放，進入實驗室的人員增多，中心在實驗室原有的規(guī)章制度基礎(chǔ)上，進一步針對實驗室開放制定和補充相應(yīng)的規(guī)章制度。明確相關(guān)人員的職責，保證開放后的實驗室安全、高效地運行。
4.成效與問題。中俄聯(lián)合培養(yǎng)創(chuàng)新實驗室自2013
年4月開放以來，已有20名學生順利完成7個項目的結(jié)項答辯。在此過程中，學生的動手操作能力得到明顯提高，學會了運用現(xiàn)有知識和借鑒文獻分析實驗中遇到的問題并能獨立解決一些實際問題。
中俄聯(lián)合培養(yǎng)創(chuàng)新實驗室運行3年多，在不斷摸索中漸漸形成了體系，但也發(fā)現(xiàn)，開放性實驗教學對教師提出了更高的要求。學校應(yīng)當正視實驗教師的地位和作用，為實驗教師提供良好的工作環(huán)境、學習進修機會，建立有效的獎懲制度，調(diào)動教師加入實驗教學隊伍的積極性，保證師資隊伍結(jié)構(gòu)的合理化。
實驗室開放是實踐教學改革的必然趨勢，也是實驗室管理模式、運行模式改革的大方向。實驗室的開放程度已成為反映一所大學實驗室管理水平的一個重要標志。在硬件滿足要求的情況下，盡可能地在管理上做文章，加強軟件方面的建設(shè)，做到軟硬件同步發(fā)展，協(xié)調(diào)發(fā)展，創(chuàng)造寬松的學術(shù)思想交流、學科內(nèi)容交叉、實驗技能互補的氛圍，為學生掌握專業(yè)技能夯實基礎(chǔ)，使中俄聯(lián)合培養(yǎng)創(chuàng)新實驗室在培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)造能力的軌道上實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[8]。
第2篇：生物模仿技術(shù)范文
關(guān)鍵詞：低氧訓練；心肌組織；血管生成；血管重建
中圖分類號：G804.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3612(2010)12-0048-04
Using Hypoxia Training Methods to Establish an Animal Model of Angiogenesis of Atrial Tissue of SD Rats
ZOU Zhibing1，ZHENG Lan2，MAO Shuzhang4
（1.Xiangsi lake College, Guangxi University for Nationalities, Nanning 530008, Guangxi China; 2.Department of Physical Education,
Hunan Normal University, Changsha 410081，Hunan China; 3.Guangxi Economic Management Cadre College, Nanning 530007，Guangxi China）
Abstract:Objective: This paper is to study the hypoxic training on angiogenesis of atrial tissue of SD rats, and establish a model of animal training for angiogenesis of atrial tissue of SD rats. Methods: 60 male SD rats were randomly divided into six groups, 10 rats each, which are normoxic control group, hypoxic living group, normoxic training group, normoxic living hypoxic training group, hypoxic living normoxic training group, and hypoxic living hypoxic training group. Progressive treadmill exercise and hypoxia are used to establish hypoxic training animal model. Using the immunity histochemistry and the microimage analysis to count and check the capillary density、opitical density level、expression area of atrial tissue. Results: It turns out that the CD34 can mark microvascular of atrial tissue very well, and hypoxic training has get a satisfactory result in angiogenesis. Conclusions: We conclude that hypoxic training can be established an animal model of angiogenesis of atrial tissue of SD rats, and it can provide new research ways and means for physiological reconstruction of blood vessels.
Key words: hypoxic training; atrial tissue; angiogenesis; revascularizatio
隨著低氧訓練研究的不斷深入，研究者們發(fā)現(xiàn)低氧訓練除了應(yīng)用于運動訓練提高運動能力之外，還對健身、疾病的治療也有很大作用。目前,已有關(guān)于低氧運動治療心血管疾病、糖尿病、肥胖、貧血等疾病的研究報道［1］。
臨床上促進毛細血管新生的方法主要采用治療性血管新生療法，如使用激光進行心肌內(nèi)血管重建術(shù)；給予促血管生長因子；細胞移植；藥物治療等，但這些治療方法存在一些局限和安全隱患。
研究表明CD34能突出地顯示心組織中較小的和不成熟的微血管或單一的內(nèi)皮細胞，是血管新生研究的一種可靠的標記物質(zhì)［2］。本研究采用遞增負荷跑臺運動訓練及低氧作為處理因素,建立大鼠低氧訓練模型。用CD34抗體標記心肌組織微血管,探討低氧訓練對大鼠心肌組織血管新生的影響，為治療性血管新生療法提供新的思路和研究途徑。
1 材料與方法
1.1 實驗對象及分組 健康雄性2.0月齡Sprague-Dawley大鼠60只,體重約220 g(由中南大學湘雅醫(yī)學院動物學部提供)。用國家標準嚙齒類動物飼料喂養(yǎng),生活期間室溫保持20～23℃,相對濕度45%～55%,每天光照12 h。適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后,隨機分為6組：1對照組（正常大氣壓下的氧含量）、2高住組（低氧環(huán)境下居?。?、3常練組（常氧條件下訓練）、4低住高練組(常氧條件下居住，低氧條件下訓練)、5高住低練組（低氧條件下居住，常氧條件下訓練）和6高住高練組（低氧條件下居住，低氧、常氧訓練交替進行），每組10只。
1.2 運動訓練安排 采用杭州立泰科技有限公司PT動物實驗跑臺，運動組采用10周遞增負荷跑臺運動訓練，每周
投稿日期：2009-10-13
基金項目：國家自然科學基金項目（30671011）資助。通訊作者：鄭瀾。
作者簡介：鄒志兵，講師，碩士，研究方向低氧訓練的生理機制。訓練6 d，運動量由第1周的速度為15 m/min、持續(xù)時間為25 min遞增至第10周速度為28 m/min、持續(xù)時間為50 min，高住高練低練組與低住高練組每周二、四、六在相當于海拔1 500 m的低氧環(huán)境中訓練，一、三、五在常氧下訓練，訓練方案同常氧訓練組。
表1 常練組大鼠訓練方案（速度×持續(xù)時間）
星期一星期二星期三星期四星期五星期六第1周15×2515×2515×2516×2516×2516×25第2周17×2517×2517×2518×2518×2518×25第3周19×3019×3019×3020×3020×3020×30第4周21×3521×3521×3522×3522×3522×35第5周23×4023×4023×4024×4024×4024×40第6周25×4525×4525×4525×4525×4525×45第7周26×4526×4526×4526×4526×4526×45第8周26×5026×5026×5026×5026×5026×50第9周27×5027×5027×5027×5027×5027×50第10周28×5028×5028×5028×5028×5028×50速度：m/min；持續(xù)時間：min；跑臺坡度：10%。
1.3 低氧處理 采用美國Hypoxico公司的低氧裝置，用美國產(chǎn)TOXIRAEPGM-36型氧氣監(jiān)測儀實時監(jiān)測低氧艙中氧含量的變化，第1周至第7周低氧程度逐周遞增，分別為：1 800 m、2 100 m、2 400 m、2 700 m、3 000 m、3 300 m、3 600 m，第7周后保持3 600 m到第10周，所有高住組大鼠全部在低氧艙中居住。
1.4 實驗取材 訓練方案結(jié)束后，每組隨機取4只大鼠，用0.4%戊巴比妥鈉1 mL/100 g體重麻醉后，將大鼠呈仰臥位固定于手術(shù)臺上，暴露胸腔；從主動脈胸部近心端插入細塑料管，扎緊固定，緩慢注入1%肝素2 mL；然后快速滴灌250 mL0.85%的生理鹽水，迅速剪斷后腔靜脈；待生理鹽水滴完后，換滴50 mL4%多聚甲醛緩沖鹽溶液(0.01 M、pH7.4PBS)，快速滴完，整個滴灌時間約30 min；取出整心置同一固定液中固定24 h后，將心臟沿房間隔、室間隔所在平面切開，常規(guī)脫水、透明、進蠟、石蠟包埋，用于免疫組織化學標本制作。
1.5 心肌組織CD34免疫組織化學標本制作 石蠟切片脫蠟至蒸餾水；用0.3%H2O2阻斷內(nèi)源性過氧化物酶，用0.3%TritonX-100處理增加標本通透性，用0.01 mol、pH6.0的檸檬酸緩沖液微波修復抗原；羊血清(1∶50)處理標本，減少和消除非特異性染色；分別加一抗(1∶500,兔源CD34單克隆抗體)、二抗(1∶200)、ABC復合物(1∶1∶100)，37℃恒溫箱于濕盒內(nèi)孵育；用終濃度為0.05%DAB-0.03%H2O2的TB顯色；鏡下控制顯色時間，顯色時間5～15 min；蘇木精襯染，常規(guī)脫水、透明，中性樹膠封片。用PBS代替一抗作為空白對照。
1.6 微血管密度的計算方法 按照Weinder［3，4］報告的方法進行結(jié)果判斷，用血管數(shù)目的平均數(shù)來表示。先在低倍鏡（×40）下掃描整個視野的區(qū)域，選擇其中高陽性物質(zhì)表達密度區(qū)，然后在高倍鏡（×200）下計數(shù)被抗CD34抗體染成棕色的血管數(shù)目，每個染成棕色的血管內(nèi)皮細胞或血管內(nèi)皮細胞簇，只要它們和臨近的微血管、心肌細胞或其它結(jié)締組織分開，就把它們視為一個微血管。結(jié)果用5個200倍視野下的血管數(shù)目的平均數(shù)來表示。
1.7 微血管灰度水平和表達面積的測試 用SimplePCI圖象分析系統(tǒng)對免疫組化陽性產(chǎn)物的灰度和面積進行分析。具體步驟：每張切片在10×40倍鏡下選取不相重疊的3個代表性視野，測量陽性產(chǎn)物的面積和灰度值以及所選區(qū)域的平均灰度值。
1.8 統(tǒng)計分析 所得數(shù)據(jù)用SPSS13.0統(tǒng)計軟件處理。數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標準差表示，各組間顯著性差異采用方差分析，組內(nèi)顯著性差異用t檢驗。顯著性水平為α=0.05，P
2 結(jié) 果
2.1 大鼠心肌組織CD34免疫組織化學觀察結(jié)果 大鼠心肌組織血管經(jīng)CD34免疫組織化學染色呈棕黃色,著色鮮明,血管管腔明顯。CD34 的染色定位于血管內(nèi)皮細胞膜上，呈棕黃色，細胞核呈紫色。微血管的形態(tài)不規(guī)則，有的新生血管已呈管腔結(jié)構(gòu)（圖1D、E、F），有的只見內(nèi)皮細胞呈條索狀或點狀分布（圖1B、C）。
圖1 大鼠心肌組織CD34免疫組織化學染色(×30)2.2 大鼠心肌組織微血管顯微圖象觀察分析結(jié)果 請參見(表2)。
表2 心肌組織血管新生免疫組織化學圖像分析結(jié)果
組別
（group）光密度值
（optical density）陽性物質(zhì)表達面積
/um2（area）微血管密度個數(shù) /mm2
（capillary density）161.0 543±2.84 8913 657.045±546.71 4537.1 362±1.04 881263.9 778±3.16 1814 181.702±727.66 9468.2 563±2.16 795382.7 932±3.74 15412 364.528±1474.90 078**25.3 422±3.88 158**495.4 952±4.76 10623 855.051±3 319.40 152**#32.0 342±9.54 289**##5102.5 280±3.31 47024 245.952±3 584.27 104**#32.5 342±9.54 289**##6114.6 824±3.93 07429 267.503±4 701.86 546**##35.6 477±4.80 278**## 注：“*”代表與正常對照組比較，“*”P
3 分析與討論
血管新生(angiogenesis)［5］主要是在原有的毛細血管與/或微靜脈基礎(chǔ)上通過血管內(nèi)皮細胞的增殖和遷移,從先前存在的血管處以芽生或非芽生(或稱套迭)的形式生成新的毛細血管的過程。影響血管新生的因素有很多，如鍛煉、缺血、低氧、腫瘤等一些生理或病理過程，這些過程都能誘發(fā)血管的新生。人類生來具有冠狀動脈側(cè)支血管,但沒有充分的側(cè)支循環(huán)。心肌缺血缺氧刺激可以誘導側(cè)支循環(huán)的開放和血管新生，改善心肌缺血狀態(tài),使冠心病患者得到有效的治療，對心肌梗塞后微血管的重建也有積極的意義，但缺氧誘導血管新生的程度與低氧濃度、刺激時間的長短、有無運動介入等因素有關(guān)。
3.1 低氧與血管生成 本研究發(fā)現(xiàn)，單純低氧組不能顯著促進大鼠心肌組織血管的生成，但是有許多CD34染色不是很深，成絲狀的血管樣結(jié)構(gòu)，還沒有形成功能性的血管。這與某些學者的研究結(jié)果不相一致，國內(nèi)有學者［6］觀察大鼠在模擬5 000 m高原低氧5 d、15 d和30 d后，心肌毛細血管、血供和心功能變化。發(fā)現(xiàn)：急性低氧5 d時，心肌毛細血管未新生，心肌血流量顯著增加；隨低氧時間的推移，15 d以后，毛細血管增生。鄭瀾［7］等在低氧訓練促進心肌組織微血管體視學研究中表明，僅經(jīng)低氧處理不能增加大鼠心肌組織微血管密度，低氧中毛細血管密度的增加是因為肌纖維橫斷面減少，而不是由于血管新生。Olfert［8］等研究發(fā)現(xiàn)長期低氧未能增加毛細血管/肌纖維比,毛細血管數(shù)量也無增加。產(chǎn)生這些矛盾結(jié)果的原因可能與受試對象、低氧程度、低氧時間及低氧時的其它環(huán)境等因素有關(guān)。
研究發(fā)現(xiàn)短期的低氧可誘導大鼠心肌VEGF表達升高,從而促進毛細血管的生成反應(yīng)，如延長低氧時間,VEGF表達將受到抑制，降低血管生成反應(yīng)的發(fā)生。這是因為機體內(nèi)由缺氧引發(fā)VEGF發(fā)生的這一系統(tǒng)存在負反饋調(diào)節(jié)機制。隨著低氧時間的延長，出現(xiàn)了機體對缺氧的習服，反復的缺氧使VEGF對缺氧不敏感，逐步恢復到基礎(chǔ)水平,毛細血管不再發(fā)生增生。本文研究中低氧試驗的時間長達10周，使機體對缺氧產(chǎn)生了習服，因此本文的研究中毛細血管的增生不是很明顯。
3.2 運動與血管生成 耐力訓練在使心肌代謝能力增長的同時，產(chǎn)生血管生成反應(yīng)。本研究發(fā)現(xiàn)運動訓練組心肌組織CD34的蛋白表達豐富，較不運動組和低氧組有顯著性差別。對遞增負荷耐力訓練的研究也表明,心肌組織血管床橫斷面積的增加主要在于小動脈數(shù)量和大血管的管徑的增加。進一步研究發(fā)現(xiàn),增加的原因是由于在毛細血管生成的同時,有一部分毛細血管通過“動脈化”途徑轉(zhuǎn)變成動脈,從而掩蓋了毛細血管的新生這一現(xiàn)象［9］。Tagarakis［10］等的研究認為,運動可使心肌毛細血管密度顯著增加。大量文獻也表明,毛細血管在運動中發(fā)生了生理性或病理性重塑:適宜的運動負荷導致心肌組織中毛細血管數(shù)量增多。Leon和Bloor［11］用HE染色用墨汁灌注的方法先后研究了幼年，成年和老年大鼠經(jīng)游泳訓練后心肌毛細血及毛細血管與心肌纖維比值(C:F),得出結(jié)果:C:F各年齡組增多，提示毛細血管增多。
較多的研究報道［12］:正常動物在運動條件下VEGFmRNA顯著升高,這種條件并不產(chǎn)生明顯低氧,說明肌肉收縮時還要其它信號能提高VEGFmRNA。這些信號可由運動中關(guān)系血流量的刺激源和/或肌肉運動時負荷導致的機械變化而引起。例如:運動時剪切力的增加可以提高NO水平［13］，而適量的NO可激活VEGF的表達，促進血管新生。機械刺激還可擾亂基底膜中與肝素結(jié)合的bFGF,促進VEGF的表達［14］。隨著訓練時間的延長VEGF對運動的反應(yīng)削弱，運動誘導的VEGF水平升高可對訓練產(chǎn)生適應(yīng)。
因為本試驗常氧訓練的方案每個星期采用的都是遞增負荷，使運動保持對VEGF的持續(xù)刺激，誘導大量的VEGF表達，促進血管的新生。因此本試驗結(jié)果顯示運動訓練組有血管新生。
3.3 低氧訓練與血管生成 低氧訓練使人體承受環(huán)境缺氧和負荷缺氧的雙重刺激,因此有著比單一訓練刺激更高水平的適應(yīng)。本研究發(fā)現(xiàn)，在低氧訓練狀態(tài)下大鼠心肌組織有大量的新生血管生成。這與很多學者的研究結(jié)果相吻合：鄭瀾的研究結(jié)果表明［7］低氧運動可使心肌組織以芽生的方式或者非芽生的方式形成新的毛細血管，而通過透射電鏡可觀察到是以非芽生的血管生成方式為主。陳福刁［15］等研究經(jīng)過4周的每天12 h的海拔4 000 m慢性間歇低氧訓練的大鼠，其心肌毛細血管產(chǎn)生適應(yīng)性改變。毛杉杉［16］等觀察到急性低氧力竭運動可引起心肌毛細血管新生，但屬于速發(fā)效應(yīng)。黃麗英［17］等發(fā)現(xiàn)每天12 h的海拔4 000 m慢性間歇低氧訓練能顯著增加心肌組織的微血管。另外研究表明［18］,適度的間歇低氧適應(yīng)結(jié)合運動訓練可更好地促進心肌VEGFmRNA的表達,促進心肌血管再生。
同常氧訓練一樣,隨著心肌對低氧運動的適應(yīng),VEGFmRNA水平對低氧訓練的升高反應(yīng)減弱。這是因為組織局部缺氧形成的氧梯度,是VEGF表達升高的先決條件。一旦這種氧梯度不存在或消失,VEGF就不會表達或是表達上調(diào)的VEGF開始下降［19］，從而使血管生成反應(yīng)消失。因本試驗低氧訓練的方案每個星期采用的都是遞增負荷，使機體在前一個星期產(chǎn)生的習服，在下一個星期很快就在新的負荷刺激作用下產(chǎn)生不習服，始終使機體的局部缺氧組織產(chǎn)生氧梯度，因此試驗結(jié)果表明低氧訓練組有著豐富的血管新生。
盡管各低氧訓練組能顯著促進心肌組織的血管新生，但是各低氧組對心肌組織血管新生的影響程度還是略有不同。從各低氧訓練組相互比較來看，高住高練低練在血管生成的效果方面優(yōu)于其他的低氧訓練組，而高住低練和低住高練對血管新生的影響差別不大。這可能是高住低練訓練法雖然有利于訓練強度和量的提高，但是，卻分散了低氧與訓練的雙重刺激強度。低住高練訓練法雖然通過缺氧和訓練的雙重負荷對機體造成一定刺激，但由于缺氧暴露時間短，對缺氧刺激時間不足,對機體的刺激強度也不大。而高住高練低練，既讓運動員居住低氧環(huán)境中，又同時在低氧環(huán)境中進行運動訓練，加大了低氧與訓練對機體的刺激強度，使機體各個系統(tǒng)產(chǎn)生更深刻的代償性適應(yīng)，從而使血管生成的效果更顯著。研究結(jié)果表明高住低練組與低住高練組相比，微血管密度增加不明顯，但微血管染色的程度加深。高住高練低練組與高住低練組、低住高練組相比，微血管增加明顯（P
從以上的分析討論中我們可以得知，低氧訓練能很好地促進心肌組織毛細血管的新生，尤其是高住高練低練訓練法，血管生成很豐富。因此采用遞增負荷跑臺運動訓練及低氧作為處理因素,建立起來的這種低氧加訓練的低氧訓練動物模型,能很好地促進心肌組織的血管新生,能為血管的生理性重建提供一個新的研究方法和途徑。
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第3篇：生物模仿技術(shù)范文
關(guān)鍵詞：仿生設(shè)計；工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計；前景
仿生設(shè)計理念起源于仿生學。這是把生物自然界的特點、原理應(yīng)用于人類社會，解決人類問題的一門學科。仿生設(shè)計本質(zhì)是對所有事物“形式”、“結(jié)構(gòu)”、“顏色”、“功能”、“聲音”等多方面的研究，將新方法新創(chuàng)意運用到設(shè)計中去，從而改變改善人們的生活。仿生設(shè)計研究的主要類別有形態(tài)仿生、功能仿生、結(jié)構(gòu)仿生等。現(xiàn)代仿生設(shè)計由于其具有符合人們需求、獨特的設(shè)計理念得到廣泛的運用，而未來仿生設(shè)計將會秉承科學可持續(xù)的理念，探索和改善人與自然關(guān)系，促使人、自然和社會和諧統(tǒng)一，這也是仿生設(shè)計的發(fā)展趨勢與最終目的。
一、仿生設(shè)計在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀
盧吉•科拉尼（德國著名設(shè)計師）曾說：“設(shè)計應(yīng)該以大自然生命所呈現(xiàn)的真理為基礎(chǔ)”，這句話顯示出了自然界蘊含著無限的設(shè)計秘訣。而仿生設(shè)計就是人們長期研究探索大自然、學習模仿大自然的過程。經(jīng)過經(jīng)驗的積累，通過科學家仿生學的相關(guān)研究理論，將仿生設(shè)計加入到工業(yè)設(shè)計中，以滿足人們的精神需求和物質(zhì)需求。[1]應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的仿生主要有以下幾個方面。
（一）形態(tài)仿生。一些設(shè)計師在設(shè)計過程中會借鑒自然界動植物的形態(tài)，從而獲得設(shè)計的靈感與理念，形態(tài)仿生是從自然界汲取生物形態(tài)靈感并建立在視覺效應(yīng)上的設(shè)計，讓產(chǎn)品更加適應(yīng)市場需求。小到我們?nèi)粘５娘L箏、鼠標———仿造鳥類、老鼠的形體加以進化而成，大到車輛中模仿鯊魚身體的流線型設(shè)計的寶馬還有模仿甲殼蟲形態(tài)設(shè)計的大眾甲殼蟲汽車。而在眾多形態(tài)仿生設(shè)計中，根據(jù)不同的仿生方法與仿生程度，可以將形態(tài)仿生分為具象形態(tài)仿生與抽象形態(tài)仿生。[2]（1）具象形態(tài)仿生。具象形態(tài)仿生，顧名思義，就是直接模仿自然界生物的形象體態(tài)，設(shè)計出來的工業(yè)產(chǎn)品與此生物很相似，人們能直接輕易的辨別出來。當然，具象形態(tài)仿生并不是直接簡單的仿照，而是運用夸張或者抽象的藝術(shù)手法對生物形態(tài)的特點進行歸納與概括，引起人們的聯(lián)想與對產(chǎn)品的好奇心，使設(shè)計的新產(chǎn)品不僅要惟妙惟肖，而且要風格獨到，具有創(chuàng)意。目前，具象形態(tài)仿生的例子更是數(shù)不勝數(shù)：2008年北京奧運會的鳥巢就是仿照真實的鳥巢而建；蜜蜂的蜂房已經(jīng)被運用到許多領(lǐng)域，大小相同緊密相連的蜂巢連接在一起，具有節(jié)省材料、固定性強、空間占用少的優(yōu)勢，紙漿盒子就是模仿蜂房的構(gòu)造用以運輸包裝禽蛋。（2）抽象形態(tài)仿生。抽象形態(tài)仿生也是模仿自然生物的形態(tài)，卻不僅僅是直觀的模仿，此類仿生無法輕易被認出，但是經(jīng)過描述解釋，人們還是能夠迷糊的辨認出所模仿的事物的大致輪廓，這是抽象形態(tài)仿生的主要特點。在抽象仿生的過程中，設(shè)計者要對模仿的事物進行概括與歸納，充分提取其主要特征，運用各種藝術(shù)手法與設(shè)計方式對所要模仿的內(nèi)容進行處理與加工，將其從生物整體抽離出來，保留所模仿事物的特點與神韻，提高藝術(shù)美感，增加產(chǎn)品本身的吸引力與創(chuàng)新力。抽象形態(tài)防生不局限于模塊化，重點在于如何抽象化、抽象到何種程度。[3]例如：LGWD-N12410D滾筒洗衣機就是一款采用了抽象形態(tài)仿生設(shè)計理念的產(chǎn)品，該機器采用了仿生的魚尾提升筋，洗衣機運行時提升器就像魚尾板波動衣物，給予衣物柔和而有力的拍打力，洗凈衣物的同時降低磨損度。形態(tài)仿生廣泛應(yīng)用于服裝、包裝、工業(yè)以及其他各方面。這類產(chǎn)品易于讓人們接受的，同時又具有新奇的吸引力，藝術(shù)來源于生活，設(shè)計師根據(jù)日常觀察到的現(xiàn)象與生物特征，加以聯(lián)想、創(chuàng)新，最終通過模仿與改進制造出別具一格的產(chǎn)品。（3）意象形態(tài)仿生。意象形態(tài)仿生與具象形態(tài)仿生相似，都有對事物表面形態(tài)的模仿，但是此類仿生在對具體事物進行模仿的同時，還會賦予產(chǎn)品一種蘊含的含義與意境，人們通過產(chǎn)品的形態(tài)，不僅能夠猜測出其所模仿的事物，而且可以體察出其中體現(xiàn)出來的內(nèi)涵，所以，意象形態(tài)仿生不僅具有了所模仿生物的外在影子，還會讓設(shè)計出的產(chǎn)品擁有一種特殊意象或者象征，這是仿生的高級階段，對設(shè)計者的要求也很高，要求設(shè)計師不只擁有超凡的設(shè)計能力，而且還有多方面的知識及豐富的想象力。如此，設(shè)計師才能察覺所設(shè)計的產(chǎn)品與所模仿的事物之間的內(nèi)在聯(lián)系。例如：前面所提的奧運會“鳥巢”與水立方，兩者結(jié)合充分體現(xiàn)出了“天圓地方”的中國傳統(tǒng)文化理念。再有，文藝復興時期，人體造像經(jīng)常成為建筑的裝飾，線條剛直的多立克柱往往象征男性，而相對柔美的愛奧尼柱則代表女子，兩種柱經(jīng)常出現(xiàn)于同一建筑中意味著陰陽平衡，天地合一，這些建筑修飾不僅僅使人聯(lián)想起男女的形象，也代表了男性女性的性格特點，蘊含了特別的含義。
（二）功能仿生。功能仿生就是設(shè)計者利用生物的某種功能或者特性來制造工業(yè)產(chǎn)品。這需要科學家與設(shè)計師兩者共同的努力?？茖W家要充分發(fā)揮自己特長，認準自己職能，將各生物的功能結(jié)構(gòu)分析透徹、包括自然有機體的“形”、“色”、“音”、“動”和特征規(guī)律，認真研究總結(jié)成系統(tǒng)的理論，然后設(shè)計者通過掌握這些理論、結(jié)合市場需要來發(fā)明出實時的工業(yè)產(chǎn)品。當代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計不僅要滿足質(zhì)量與人們的使用需求，還要與人的精神心理相匹配。例如：光感鬧鐘，這是利用不同色彩具有不同功能，對人們心理產(chǎn)生不同影響的原理制造的。普通的鬧鐘是利用高分貝急促的聲音叫醒人們，而此類產(chǎn)品是模仿天亮時分的色彩變化，利用慢慢變亮的鵝黃色柔光使人們漸漸適應(yīng)周圍環(huán)境，從而逐漸蘇醒。設(shè)計師充分利用了視覺，制作出了符合人們生理要求適應(yīng)人的生活經(jīng)驗的產(chǎn)品。
（三）結(jié)構(gòu)與材料仿生。自然界生物除卻外形和功能可以用于仿生之外，很多事物的結(jié)構(gòu)也具有獨特的用處，令人驚嘆。例如前面所提到的蜂巢，除卻可用于運輸包裝禽蛋之外，它的菱形結(jié)構(gòu)不僅可以形成內(nèi)部空間大的效果，并且蜂巢的材質(zhì)質(zhì)量輕，而且可以隔音。隨著科技進步，人們生活水平的提高，現(xiàn)代生活對科技進步的要求也與日俱增，許多新的科技產(chǎn)品都需要新型材料———仿生材料就是新型材料類型之一。自然界許多生物存在天然材料，明顯優(yōu)于人造材料?？茖W家及工業(yè)產(chǎn)品制造者可以通過研究生物的特點特征，可以制造現(xiàn)在市場需求的材料。例如：人工冷光就是利用螢火蟲發(fā)光制造。還有一種自清潔玻璃，是利用荷葉表面多尺度結(jié)構(gòu)和表皮生物蠟的存在起到清潔的目的而制成。荷葉表面是由很多密集排列的突起組成，它們之間存在納米級的微小的空隙，而在此之上還存在更為細小的突起，形成雙重的結(jié)構(gòu)突起。水滴在荷葉上極易滾動，與此同時帶走塵埃細菌，利用此材料制造超疏水性自清潔玻璃，在冬季，這種自清潔玻璃還有很好的防結(jié)冰作用。
二、仿生設(shè)計的發(fā)展前景
仿生設(shè)計具有交叉性、創(chuàng)新性與商業(yè)性相結(jié)合的特點，結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計的整體趨勢，仿生設(shè)計未來的發(fā)展前景具有三種特點：人文與技術(shù)相互融合，宏觀與微觀齊頭并進，自然與人工和諧并存。
（一）人文與技術(shù)相互融合。現(xiàn)代仿生設(shè)計來源于仿生學和設(shè)計學，帶有兩種學科的特點，所以總體來講仿生作品可以分為兩種類型：一種是偏向于技術(shù)層面、注重實用；另一種是偏于自然，注重人文。未來現(xiàn)代仿生設(shè)計的發(fā)展趨勢會呈現(xiàn)適度技術(shù)、人文交叉的情景。例如：2015年設(shè)計師PedroSanin設(shè)計了一款沙漠溫情燈，利用了沙子流動的特性，燈光是暖黃色的與細沙相映成輝，充分加入了人文元素，使人感到溫暖與安逸。另外，還有新型的松樹形、筍形的落地燈的設(shè)計，這是一種形態(tài)仿生設(shè)計，松樹、筍形狀的設(shè)計預示著勃勃生機、節(jié)節(jié)高升，非常有人文特色（如圖1）。
（二）宏觀與微觀齊頭并進。由于當代社會的發(fā)展，對仿生設(shè)計的需求越來越大，所以仿生設(shè)計不再局限于個別領(lǐng)域，而是在許多方面都有運用，把這些仿生原理與建筑學、機器人學、文化、娛樂等領(lǐng)域相結(jié)合。還包括文化仿生、產(chǎn)品界面仿生等。宏觀與微觀應(yīng)用相結(jié)合，未來仿生設(shè)計會得到更廣更全面的發(fā)展。例如，我國發(fā)明了一種高智能的仿人機器人，通過預算行為軌跡實現(xiàn)了機器人打乒乓球的突破。
（三）自然與人工和諧并存?，F(xiàn)代設(shè)計的理念與思想重要的一點就是回歸自然，保護自然。注重自然與人的和諧相處，使人類在物質(zhì)與精神上都能接近自然、回歸自然。例如：凱迪拉克Aera概念跑車設(shè)計的車門類似翅膀。在汽車設(shè)計中除了形態(tài)仿生之外，還有色彩防生。有一種叢林色彩汽車，就是因為設(shè)計者觀察蝴蝶時發(fā)現(xiàn)變色蝴蝶，得到啟發(fā)，運用特殊金屬材料加入涂料，所以，從不同角度看汽車會有不同色彩，充分表達了人類向往自然、愛護自然的概念（如圖2）。
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第4篇：生物模仿技術(shù)范文
關(guān)鍵詞：建筑仿生學、建筑歷史、建筑技術(shù)、建筑審美
1、建筑仿生學發(fā)展歷程回顧
廣義上看，人類的科技進步、文化發(fā)展是在模仿自然和適應(yīng)自然界規(guī)律的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展起來的。因此雖然現(xiàn)代意義上的仿生學與建筑仿生學概念是直到20世紀60年代才正式提出的，但是建筑學與仿生學的互相促進卻由來已久。
1.1 起源——簡單模仿與宗教崇拜
人類最早的建筑形式正是從自然界的生物學習、模仿而來的。人類祖先構(gòu)木為巢是受樹上的鳥巢啟發(fā)，進而發(fā)展成地下架空，樓上居住的防水、防禽獸的干欄建筑。
圖1 從構(gòu)木為巢到干欄式建筑演化圖
人們在模仿、學習動植物特性的同時，還對他們不能理解的自然界充滿敬畏，從而形成了原始的圖騰崇拜。這種崇拜主要通過日常器物上的裝飾得以體現(xiàn)，后來也逐步滲透到建筑中，如古埃及的獅身人面像、古希臘的科林斯柱式的忍冬草等。
圖2 古埃及獅身人面像與古希臘科林斯柱式柱頭
1.2 發(fā)展——內(nèi)化的建筑尺度控制
隨著人類生產(chǎn)力的發(fā)展和認知世界能力的提高，人們對自然的崇拜逐步轉(zhuǎn)化為對人體自身的抽象與模仿，并發(fā)展成人本主義思想。古希臘建筑也形成了以人的尺度為基本參照的柱式形式，雅典伊瑞克先神廟的女郎柱就是最好的體現(xiàn)。
圖3 雅典伊瑞克先神廟的女郎柱
文藝復興時期人本主義思想再度被發(fā)揚光大，達·芬奇為繪制的“維特魯威人”，就是一副以人體為基本尺度的比例圖。無獨有偶，現(xiàn)代主義大師柯布西耶（Le Corbusier）也有著名的人體尺度圖。可見現(xiàn)代主義建筑雖然摒棄了古典建筑的形式，但在以人為建筑的基本尺度方面是一脈相承的。這種傳統(tǒng)在一定程度上也可以看做是原始仿生思想的延伸與應(yīng)用。
圖4 達芬奇“維特魯威人” 圖5 柯布西耶人體尺度圖
1.3 現(xiàn)代建筑——技術(shù)進步與技術(shù)美學確立
工業(yè)革命使人們認識自然、改造自然的能力得到了巨大提升，帶來建筑技術(shù)的巨大進步，也沖擊著傳統(tǒng)的建筑思潮。
力學與生物科學的快速發(fā)展，人們嘗試用力學的方法分析生物體的力學構(gòu)成，從而為建筑仿生提供了條件。同時資產(chǎn)階級新貴們也厭煩了巴洛克、洛可可式繁復浮華的建筑風格，開始尋找新的建筑形式。19世紀末，作為新藝術(shù)運動的代表人物，西班牙建筑師高迪（Antonio Gaudi）吸取哥特式建筑的結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合自然的形式，創(chuàng)造了許多非凡的不規(guī)則曲面空間，其代表作圣家族教堂的外形是從植物外形上獲得的靈感。高迪設(shè)計的貢獻不僅在于他完全打破了古典建筑形式，而且還創(chuàng)立了建筑雕塑化造型的手法，這對后來的現(xiàn)代建筑和仿生建筑均產(chǎn)生了重要影響。
圖 6 高迪的自然主義建筑
隨著新型建造技術(shù)和建筑材料技術(shù)的成熟，以及一戰(zhàn)以后歐洲迫切需要快速建設(shè)大量住房的現(xiàn)實，現(xiàn)代建筑運動于上世紀20年代興起，并迅速確立了一套以功能至上、形式簡潔、工業(yè)化建造等為主要特點的技術(shù)審美精神。這種技術(shù)審美為仿生建筑的發(fā)展奠定了美學基礎(chǔ)。
2、當代建筑仿生學的創(chuàng)立與發(fā)展
2.1 仿生學的建立與學科特性
仿生學（Bionics）概念是在1960年由美國的斯蒂爾首先提出，他認為“仿生學是研究以模仿生物系統(tǒng)的方式、或是以具有生物系統(tǒng)特征的方式、或是以類似于生物系統(tǒng)方式工作的系統(tǒng)的科學”。從學科性質(zhì)上看，仿生學是生物學、數(shù)學和工程技術(shù)學相互滲透而結(jié)合成的一門新興的邊緣科學。根據(jù)研究對象和應(yīng)用領(lǐng)域的不同，仿生學可細分為力學仿生、分子仿生、能量仿生、信息與控制仿生等多個領(lǐng)域。
2.2 現(xiàn)代意義上建筑仿生學
仿生學的誕生很快引起了建筑界的反饋，而20世紀60年代，正是現(xiàn)代建筑受到強烈批判和反思，后現(xiàn)代主義、解構(gòu)主義、新地域主義、高技派等設(shè)計思潮萌發(fā)的時期。同時在系統(tǒng)論、復雜科學理論的啟發(fā)下，生物學、物理學、數(shù)學等學科快速發(fā)展并互相滲透；而計算機的應(yīng)用，為材料科學、建筑結(jié)構(gòu)等相關(guān)學科提供了模擬顯示的強大工具，也使得非線性的仿生建筑設(shè)計成為可能。
在此基礎(chǔ)上，建筑學與仿生學的相互融合形成建筑仿生學，這一交叉學科是在研究、掌握生物界某些生物體功能組織和形象構(gòu)成規(guī)律的基礎(chǔ)上，結(jié)合建筑功能、結(jié)構(gòu)、材料、施工的需求，進行綜合利用的學科。
當代建筑仿生學較有影響的學術(shù)著作當屬德國人勒伯多（J.S.Lebedew）在1983年出版的《建筑與仿生學》一書，該書系統(tǒng)地闡述了建筑仿生學的意義，其與生態(tài)學、美學等關(guān)系，為建筑仿生學的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。實踐方面，更是涌現(xiàn)了一批先鋒建筑師，建成了很多反響強烈的仿生建筑，如埃羅·沙里寧（Eero Saarinen）設(shè)計的紐約肯尼迪機場侯機樓、耶魯大學冰球館，卡拉特拉瓦（Santiago Calatrava）設(shè)計的巴倫西亞天文館、里昂機場高鐵站等。從后現(xiàn)代建筑流派劃分上來看，當代仿生建筑由于其往往具有復雜的結(jié)構(gòu)，更多地被歸入高技派。
3、建筑仿生學的貢獻與影響
當代建筑仿生學的創(chuàng)立對建筑技術(shù)進步、建筑材料創(chuàng)新、建筑設(shè)計理念與方法，乃至建筑審美的發(fā)展都產(chǎn)生了重要的影響。
3.1 對于建筑技術(shù)進步的貢獻
建筑仿生學對建筑技術(shù)進步最直接的影響體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)形式的創(chuàng)新上；建筑師和結(jié)構(gòu)工程師通過模擬自然界動植物的力學特征、結(jié)構(gòu)關(guān)系，進而創(chuàng)造出新的建筑結(jié)構(gòu)形式，例如悉尼歌劇院的殼體結(jié)構(gòu)是模仿蛋殼的結(jié)構(gòu)形式，日本代代木體育館的懸索結(jié)構(gòu)是模仿蛛網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式等。
建筑結(jié)構(gòu)仿生不斷發(fā)展，形成了結(jié)構(gòu)表現(xiàn)主義風格建筑。其代表人物西班牙建筑師卡拉特拉瓦善于以樹木、花卉以及人體骨骼等自然形態(tài)為依據(jù)，創(chuàng)造富有動感的建筑與橋梁結(jié)構(gòu)。他通過模擬生物骨骼的“關(guān)節(jié)”創(chuàng)造出一些有著特定功能且可活動的建筑構(gòu)件，作用是改變力的傳遞方向，使力可以多方向傳遞，從而創(chuàng)造出可動的建筑。他將巴倫西亞科學城天文館設(shè)計成一只“可開啟的眼睛”，天文館如眼珠一樣安放在由混凝土和玻璃構(gòu)成的眼睛形的框架之下，其中可開合的“眼簾”部分由透明的點式玻璃幕構(gòu)成，拱形混凝土蓋的兩端支點為可活動構(gòu)件，可以使“眼簾”與“眼球”分開，因而建筑呈現(xiàn)不同的狀態(tài)。
圖7 巴倫西亞科學城天文館“眼睛”開啟與閉合兩種狀態(tài)
建筑仿生學促進技術(shù)進步的另一個重要體現(xiàn)是在建筑材料的創(chuàng)新方面。例如上世紀70年代德國植物學家巴特洛（Wihelm Barthlott）特發(fā)現(xiàn)“荷葉效應(yīng)”，即荷葉表面并非非常平滑的，而是由許多特殊的微結(jié)構(gòu)組成，這使得水、臟物等僅松散地分布于凹凸不平的葉面上，極易被雨水沖刷干凈，因而具有較強的自潔功能。人們根據(jù)荷葉的這種特性，研制出具有自潔功能的硅樹脂外墻涂料，使建筑外墻可以長時間保持干凈，減少清潔成本，延長建筑壽命。
3.2 對建筑設(shè)計方法創(chuàng)新
仿生學與建筑學的交叉開拓了設(shè)計師的思路，通過研究生物千姿百態(tài)的規(guī)律后而探討在建筑上應(yīng)用的可能性， 有助于創(chuàng)造出豐富、有機的建筑形態(tài)。
埃羅·沙里寧設(shè)計的紐約環(huán)球航空公司候機樓是建筑形態(tài)仿生的典范之作。整幢建筑采用薄殼結(jié)構(gòu)，造型取自鳥類展翼飛翔的態(tài)勢，建筑室內(nèi)外都采用了流動曲線的造型，創(chuàng)造了具有動感的形體。飛鳥的形式本身就與航空、飛機存在著一定關(guān)聯(lián)，用飛鳥來隱喻機場在邏輯上存在著某種關(guān)聯(lián)，而建筑本身極具雕塑感的外部造型和高大的內(nèi)部空間使公眾產(chǎn)生豐富的想象。
圖8 紐約環(huán)球航空公司候機樓外形及室內(nèi)空間照片
需要強調(diào)，而這一過程并不是簡單模仿，而是一個抽象、升華、再表現(xiàn)的創(chuàng)做過程，同時還要注意要使建筑的功能、結(jié)構(gòu)與新形式巧妙結(jié)合。
3.3 對建筑審美與思潮的影響
歷史唯物主義證明，社會存在決定社會意識。格魯皮烏斯（WalterGropius）認為“美的觀念隨著思想和技術(shù)的進步而改變”?；仡櫄W洲建筑史，每一次建筑風格的重大變化，都和建筑技術(shù)的進步密切相關(guān)，正是由于羅馬人掌握了拱券和天然混凝土技術(shù)，才創(chuàng)造出了萬神廟等建筑，在中世紀是由于骨架券的成熟，才成就了哥特教堂高聳的空間效果。工業(yè)革命以來現(xiàn)代建筑的發(fā)展，逐漸形成了以突出功能、簡潔為特征的技術(shù)審美，人們對摩天大樓、類似埃菲爾鐵塔一般宏大的鋼鐵構(gòu)筑物產(chǎn)生審美認知。
同理，建筑仿生學在促進建筑技術(shù)進步的同時，也促成了建筑結(jié)構(gòu)表現(xiàn)主義的誕生，雕塑化的建筑表現(xiàn)的手法更加成熟。人們逐漸欣賞那些富有雕塑感、動感、非線性的建筑形象。本質(zhì)上講，這種審美傾向仍然可以視為是現(xiàn)代技術(shù)審美的延續(xù)與發(fā)展。瞬息萬變的信息社會促使原本穩(wěn)固的建筑也追求動感，技術(shù)上追求以鋼、合金和膜結(jié)構(gòu)等新材料、新結(jié)構(gòu)，來探索輕盈動勢的表現(xiàn)。
4、生態(tài)建筑——建筑仿生的發(fā)展方向
隨著生態(tài)、可持續(xù)發(fā)展等理念的深入，建筑設(shè)計越來越注重降低能耗、減少碳排放等設(shè)計原則，進而產(chǎn)生了基于生物機能仿生的生態(tài)建筑設(shè)計方法。與結(jié)構(gòu)仿生、形態(tài)仿生等單獨某個層面的仿生不同，生物機能仿生關(guān)注的是生物如何在整體上與自然環(huán)境相適應(yīng)，因此更具有綜合性，可以在本質(zhì)上提高了建筑的環(huán)境性能，這與可持續(xù)發(fā)展思想不謀而合。
馬來西亞建筑師楊經(jīng)文（Ken Yeang）參考生物適應(yīng)氣候環(huán)境的特性，提出“生物氣候?qū)W”的生態(tài)建筑設(shè)計方法。這一方法在他于上世紀90年代設(shè)計的實驗性建筑“東京奈良大廈”中得到充分的體現(xiàn)。奈良大廈的整體設(shè)計模仿了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)形式，這一概念體現(xiàn)在建筑的“螺旋狀豎直綠化”系統(tǒng)中，大廈以螺旋狀的結(jié)構(gòu)分層布置著一系列的綠化植被，使各層建筑都能在與綠化空間有機融合，創(chuàng)造小的生態(tài)循環(huán)。外墻上有根據(jù)太陽光線強弱移動遮光板，和根據(jù)風荷載而旋轉(zhuǎn)變化的擋風板，這兩者仿佛是建筑的一塊“皮膚”，以此來節(jié)約空調(diào)能耗和滿足自然采光的需求；同時建筑設(shè)有可開閉閥門的通風管將自然風引入建筑內(nèi)部。建筑上的所有這些可動裝置都是由發(fā)達的計算機組成的“大腦”控制的，從而使建筑在整體上成為一個可以適應(yīng)環(huán)境的類有機體。整個設(shè)計充分利用了當?shù)氐淖匀画h(huán)境資源，通過主動式與被動式技術(shù)的結(jié)合達到建筑的環(huán)境友好性。
圖9 奈良大廈結(jié)構(gòu)圖示與模型照片
從發(fā)展的角度看，未來的仿生建筑將是生態(tài)建筑的一種體現(xiàn)，屬于綠色建筑的范疇；仿生技術(shù)手段是綠色技術(shù)的重要支撐。同時仿生建筑也將是智能建筑，通過各種高科技手段的集成，達到建筑與人、建筑與自然地良性互動。隨著技術(shù)進步和人們觀念的轉(zhuǎn)變，建筑仿生學必然朝著環(huán)境生態(tài)、經(jīng)濟效益與建筑空間形式有機結(jié)合的方向發(fā)展，為人類社會的可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻。
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第5篇：生物模仿技術(shù)范文
不可否認，在全球化科技浪潮席卷下，建筑設(shè)計正在并將繼續(xù)以前所未有的速度發(fā)展著。很多當代建筑師也正在考慮在其作品中反映當代科技的意義與目的的同時，轉(zhuǎn)變一貫的“機械意象”的堅持，嘗試科技、自然、設(shè)計的互動發(fā)展，運用更有機的手法結(jié)合現(xiàn)代科技來傳達自己的設(shè)計理念，以此形成一個整體循環(huán)的設(shè)計系統(tǒng)。仿生學的發(fā)展無疑為此注入了一股活力。
關(guān)于仿生學
所謂“仿生”，顧名思義就是向生物學習、模仿或取得啟示，仿造各種生物的優(yōu)點以用于人類科學技術(shù)的創(chuàng)造或改進。仿生學的問世，標志著人們對生物科學的研究進入一個嶄新的階段，也意味著人類文明程度的顯著提高。而“建筑仿生學，指在建筑學固有的性能與特點范圍內(nèi)，將現(xiàn)實中自然形態(tài)、社會生態(tài)的特征與規(guī)則合理運用到建筑設(shè)計中的一項學科。”它有著多方面和多層次的分類，如結(jié)構(gòu)、外形、功能、材料等，適用領(lǐng)域極為廣泛。從國內(nèi)外建筑仿生設(shè)計學的發(fā)展情況來看，形態(tài)仿生設(shè)計和功能仿生設(shè)計是目前建筑仿生設(shè)計研究應(yīng)用的重要領(lǐng)域。本論文將著重圍繞建筑設(shè)計與形態(tài)仿生設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容做進一步的闡述。
建筑形態(tài)仿生分析
生物形態(tài)反映的是自然屆生物存在的一種客觀狀態(tài)，是生物體內(nèi)在屬性的外在表現(xiàn)，對于生物體來說，脫離了自然環(huán)境和功能等因素的單純的形態(tài)沒有意義。但是對于仿生設(shè)計來說，單純的生物形態(tài)本身也具有豐富的借鑒意義和啟示作用。
建筑形態(tài)仿生設(shè)計是指直接從模仿自然生物的形態(tài)特征入手，并加以戲劇性和藝術(shù)性的效果處理的一種設(shè)計手法，是人們在長期向大自然學習的過程中，經(jīng)過積累經(jīng)驗，在依據(jù)原型的基礎(chǔ)上發(fā)揮創(chuàng)造性思維而創(chuàng)造出更優(yōu)良、多樣化的形態(tài)的過程，一般可以從以下幾個分類來研究：
1.直接形的仿生
直接形的仿生也指比較形象、逼真地再現(xiàn)事物原來面貌，尤其傾向于對大自然各種各樣的看得見，摸得著的實體進行模擬，它給建筑帶來新穎的造型和生動的形象，讓人們立刻產(chǎn)生對生物的聯(lián)想，被認為是實現(xiàn)仿生的最直接的方法。它一般比較注重自然形態(tài)本身的物理幾何構(gòu)成，傳達的主要是生物形態(tài)的物理屬性，通常具有很好的情趣性、有機性、可愛性，所以在各地少年宮、幼兒園和其他具有特殊使用用途的建筑物上有更明顯的體現(xiàn)。
直接形的仿生不等于直接原封不動地照搬自然形態(tài)，對具體物象的直接套用，而是要經(jīng)過適當?shù)奶幚?，使其吻合現(xiàn)代建筑設(shè)計的功能和審美需求的形態(tài)特點。這是進行直接的具象形態(tài)仿生的設(shè)計基礎(chǔ)。墨西哥建筑師哈維爾?賽諾西設(shè)計了一座形如“鸚鵡螺”的小屋，整個外形模仿鸚鵡螺貝殼的形狀，在巨大的鑲嵌著彩色玻璃墻的房屋內(nèi)部，到處種滿了各種植物和小樹，從樓梯盤旋而下的時候感覺就像軟體動物趴在植被上，被建筑師本人稱為“生物建筑”。
當然，我們也經(jīng)常會看到一些簡單模仿某一形象的作品，大都已背離了建筑仿生的意義，只是一種單純追求新奇噱頭的效果，它既無創(chuàng)新的價值，又破壞了周圍的環(huán)境，需要引以為戒。
2.間接意的仿生
所謂“意”即指“心理意象”，也就說事物可以根據(jù)不同的需要抽象成不同的程度，可以是對事物的具象的模糊性再現(xiàn)，也可以是高度抽象的模仿性再現(xiàn)，還可以是高度抽象的非模仿性再現(xiàn)。
間接意的形態(tài)仿生過程不僅僅只是停留在建筑物的外形設(shè)計，而是賦予了建筑物更為深層的含義，讓人產(chǎn)生聯(lián)想與想象，也是在現(xiàn)代建筑仿生設(shè)計中用的最多最普遍的一種方法。這種仿生設(shè)計不僅能夠反映建筑物的藝術(shù)造型美，還往往蘊含著機智與深邃的知識內(nèi)涵，這點無論從古希臘利用多利克柱式體現(xiàn)男性的陽剛，利用愛奧尼克柱式體現(xiàn)女性的柔美，還是到現(xiàn)代的各類千奇百怪的仿生建筑形態(tài)設(shè)計都能看出來。
此類形態(tài)仿生與直接形的仿生最大的不同之處在于它通常具有高度簡化的特征，能用點線面的變化組合來表現(xiàn)建筑的美感和神韻，抽象的轉(zhuǎn)換所得的建筑造型韻味、特色十足。意象仿生通過研究生物千姿百態(tài)的規(guī)律，然后探討它們在建筑上應(yīng)用的可能性，這不僅要使功能、結(jié)構(gòu)與新形式有機融合，而且是超越模仿而升華為創(chuàng)造的一種過程。這樣也對建筑設(shè)計師的審美、綜合素養(yǎng)以及創(chuàng)新能力提出了更高的要求。
比如扎哈.哈迪德設(shè)計的廣州歌劇院，主要受到了河谷概念以及卵石在水中受到侵蝕過程的影響。整個外形設(shè)計就像河流中被沖刷平滑的鵝卵石，圓滑的過度貫穿在不同的元素和不同的樓層間，使得流動的感覺在空間內(nèi)得以延續(xù)。這不僅是一次對仿生形態(tài)設(shè)計的實驗，更體現(xiàn)了一種對城市文脈的獨特探索，對未來充滿了雄心壯志和樂觀主義精神。
3.綜合的形態(tài)仿生
“形者神之質(zhì)，神者形之用”，所謂綜合的仿生即指形與意結(jié)合的仿生方法，對一種物態(tài)既要模擬它的形體，同時又考慮對其神韻的傳達，達到形神兼?zhèn)涞哪康摹嶋H上建筑的形態(tài)是集功能材料、色彩、肌理等物質(zhì)要素以及當代科技、文化、藝術(shù)等要素于一體的綜合的視覺呈現(xiàn)。在真實的建筑設(shè)計中，生物的形態(tài)模擬和意義的傳達往往相互交叉融合，沒有明顯的界線。
最具代表性的例子莫過于臺北101大樓，設(shè)計靈感源于竹子，寓意學習和成長。建筑多節(jié)式外觀，高聳入云，宛如花開般節(jié)節(jié)登至富貴頂峰，象征生生不息的中國傳統(tǒng)建筑意涵，無論形態(tài)還是寓意都把竹子這種自然物態(tài)的仿生學意義發(fā)揮到了極致。
形態(tài)仿生對現(xiàn)代建筑形態(tài)探索的意義
1.仿生思維提高了概念設(shè)計的效率，豐富了建筑造型語言
通常來講，一個設(shè)計的概念決定了設(shè)計的方向，利用仿生思維不僅節(jié)省了時間，還大大提高了概念設(shè)計的質(zhì)量，豐富了造型語言。大自然豐富的形體結(jié)構(gòu)， 多維的變化層面， 巧妙色彩裝飾和圖形組織以及它們的生存方式、肢體語言、聲音特征、平衡能力為我們?nèi)斯ば螒B(tài)設(shè)計提供了新的設(shè)計方式和造美法則。有機多層次的結(jié)構(gòu)給建筑設(shè)計帶來了新的審美標準和多元的造型語匯，建筑師不必參照過去或現(xiàn)在的歷史形式和藝術(shù)風格，使建筑擺脫了固有的思維模式，拓展了設(shè)計的可能性，增加了設(shè)計的復雜與趣味性，是設(shè)計創(chuàng)新不斷的源泉，為城市注入了新的活力。
2.迎合了人們回歸自然的精神需求
在沒有文字的年代，不僅精神功能需要語言的傳承，物質(zhì)性經(jīng)驗總結(jié)也需要語言來表達，于是在這個過程中，作為物質(zhì)文化的住房形式便以之為媒介與大自然緊密的聯(lián)系在一起。例如我國云南景頗族和哈尼族的建房歌就深刻的體現(xiàn)了他們早期受自然啟示運用仿生學的意識?！翱匆娏艘柏i拱地學會了挖地基，看見了牛甩尾巴學會了用大刀和斧子，看見了蛇橫架在樹上學會了架梁子，看見了牛肋骨學會了架椽子……”
利用現(xiàn)實事物建構(gòu)的口承民俗傳說，從最初把客觀的人與自然的關(guān)系主觀化為人神關(guān)系，到還原為客觀的人與自然、人與人的關(guān)系，反映了人們各個時期主體意識的覺悟，它所倡導的社會規(guī)范貫徹到人們的日常行為活動中，指導著人們的建房活動等社會實踐。隨著科技的發(fā)展，其精神意義也會不斷傳承，發(fā)揮其效能和影響。
當今的信息時代，人們對設(shè)計的要求不同于過去只注意功能的優(yōu)異領(lǐng)先，而是追求清新、淳樸，注重返樸歸真和探討個性的自律。形態(tài)仿生讓設(shè)計回歸自然，賦予設(shè)計形態(tài)以生命的象征是人類對精神需求所達到的共識。各種生物符合自然生存法則的自身特性的生長機制也讓設(shè)計師必然考慮設(shè)計的靈活與社會屬性，以期能更好的達到宜人性的目的。
3.促進自然與技術(shù)的結(jié)合發(fā)展
形態(tài)仿生設(shè)計是在與技術(shù)的相輔相成中得到發(fā)展的，設(shè)計師每一次靈感的汲取，每一次造型的分析，都需要與之相應(yīng)的技術(shù)支撐。而每一次技術(shù)的進步又要求仿生形態(tài)的更進一步的縱深發(fā)展，促使人們?nèi)ヌ剿魃谋举|(zhì)意義。自然界中鳥給人類設(shè)計的啟示應(yīng)該是最早和最豐富的，從早期受鳥巢啟示的樹上巢居到架空蓋房的“干欄”樓居，再到今天運用高科技的模型手法對生物原型進行定量分析的國家體育場，是人類在與大自然的反復磨合中創(chuàng)造出來的空間結(jié)構(gòu)形態(tài)的演進，是技術(shù)與自然結(jié)合發(fā)展的最好證明。而在未來，隨著社會和科技的發(fā)展，建筑普遍向垂直方向演進，“空中樓閣”的概念似乎與之又不謀而合?！翱罩袠情w”這幾個字的意思原來是用來描寫一些不可能實現(xiàn)的事情，或者形容一些幻想中虛構(gòu)的房屋建筑，利用空間建造超高層的高樓大廈，還會繼續(xù)發(fā)展下去，仿佛又回到了人類居住之初的巢居時代。大自然生物是一個不斷進化的過程，建筑空間結(jié)構(gòu)形態(tài)也將隨著科技的進步，在與自然的緊密結(jié)合中實現(xiàn)否定之否定的辨證發(fā)展。
結(jié)語
當然，我們得承認，所有的仿生設(shè)計作品都不可能是形式或結(jié)構(gòu)或材料的單一或簡單的仿制，它涉及到多領(lǐng)域、多學科的知識的綜合運用和協(xié)調(diào)。在仿生形態(tài)的研究和應(yīng)用中，應(yīng)該從具象的形態(tài)與結(jié)構(gòu)中探索其特殊的功能結(jié)構(gòu)與形態(tài)協(xié)調(diào)特點，通過對生命系統(tǒng)的構(gòu)造和工作原理研究，總結(jié)出仿生形態(tài)的科學規(guī)律。
而就目前科學技術(shù)發(fā)展的水平而言，我們對于自然界的認識還是很膚淺的，這就更需要科技、設(shè)計與自然的互動，從自然界中觀察吸收一切有用的因素作為創(chuàng)作靈感，同時學習生物科學的肌理并結(jié)合現(xiàn)代建筑技術(shù)來為建筑創(chuàng)新服務(wù)。
第6篇：生物模仿技術(shù)范文
關(guān)鍵詞：仿生學，建筑設(shè)計，功能仿生，
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
引 言：
仿生建筑將生物界的一些生物的組織和形象當作研究對象，在自然界中不斷探索合理的科學建造規(guī)律，通過多年的潛心研究 ， 對現(xiàn)代建筑的形體結(jié)構(gòu)及功能布局的設(shè)計和形成起到促進作用。研究建筑仿生學就是為了從自然界中吸取靈感進行創(chuàng)新，以便與自然生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，保持生態(tài)的平衡發(fā)展。
一．仿生學的內(nèi)涵
仿生學是指模仿生物建造技術(shù)裝置的科學，是上世紀中期出現(xiàn)的一門新的邊緣科學。仿生學研究生物體的結(jié)構(gòu)、功能和工作原理，并將這些原理移植與建筑設(shè)計之中，發(fā)明性能優(yōu)越的裝置，機器以及儀器，創(chuàng)造新的技術(shù)。在短短的幾十年里，仿生學從無到有發(fā)展迅猛，并且研究成果十分可觀。仿生學大大開闊了人們的視界，顯示了極強的適應(yīng)能力，也開辟了獨特的技術(shù)發(fā)展道路即向大自然索取藍圖的道路。
二、在建筑設(shè)計中的仿生設(shè)計類型
2.1 、形態(tài)仿生
在建筑仿生中建筑形態(tài)的仿生被稱作最常見的仿生方式，人們往往通過觀察自然界的生物形態(tài)并進行模仿，經(jīng)過精心的設(shè)計創(chuàng)造出許多體貌多變的特殊的建筑形態(tài) 。 隨著人類社會文明程度的提高，人們可以自己設(shè)計創(chuàng)造出許多物品，這些造物信息大多來源于對自然界的模擬、設(shè)計以及再創(chuàng)造。隨著科學技術(shù)的不斷進步和人們生活水平的提高，人們在產(chǎn)品設(shè)計方面不再只追求產(chǎn)品功能方面的領(lǐng)先，還要追求其自然氣息，為迎合現(xiàn)代人的審美需求，國家應(yīng)大量提倡并實施仿生設(shè)計理念，在創(chuàng)新設(shè)計的同時融入自然風格，使人們在這個鋼筋混凝土的時代也能時刻感受到自然的氣息，該策略才能實現(xiàn)環(huán)境與人類共生的愿望。人們在大自然的啟示下發(fā)明了建筑形態(tài)仿生，通過對生物的結(jié)構(gòu)和形態(tài)的剖析、模仿及應(yīng)用，將生物體的功能優(yōu)勢和組織結(jié)構(gòu)充分應(yīng)用到現(xiàn)代建筑中。人們不可以把建筑形態(tài)的仿生單純理解為對生物體的外形的模仿，建筑形態(tài)的仿生是建筑設(shè)計師們將自然界無與倫比的美麗形態(tài)與自己培養(yǎng)的修養(yǎng)和審美相互融合并進行再創(chuàng)造的結(jié)果。自然界是人類賴以生存的生活環(huán)境，自然界中的生物向人們展示著它們特有的美麗特質(zhì)，人們把自然界中的生物當作研究和模仿的最佳對象，通過這種模仿可以制造出許多物品，例如生產(chǎn)工具、居住場所等，這種有效途徑對實現(xiàn)人類與自然的共生起到促進作用。
2．2、功能仿生
在建筑使用功能方面的仿生。應(yīng)用也很普遍，表現(xiàn)形式也是多種多樣的，只要善于應(yīng)用類推的方法，就可以從自然界中吸取無窮的靈感，使建筑的空間布局更具有新意。例如，芬蘭著名建筑師阿爾托(Alvar Aalto)設(shè)計的德國不萊梅高層公寓(1958年～1962年)的平面就是仿自蝴蝶的原型，他把建筑的服務(wù)部分與臥室部分比作蝶身與翅膀，不僅使內(nèi)部空間布局新穎，而且也使建筑的造型變得更為豐富。建筑的功能往往是錯綜復雜的，它不僅僅是單一功能元素的相加。而是多功能發(fā)展過程的綜合。如何有機地組織各種功能成為一種綜合的整體，自然界生物也為人們提供了交織組合的范例，這使得建筑師在建筑功能組織中有所啟發(fā)。當代集中式的建筑傾向已使巨型高層建筑與多功能建筑隨處可見，這就要求在有限的空間內(nèi)要高效低耗地組織好各部分的關(guān)系，使這些空間可以適應(yīng)多種功能。建筑師沒有理由在復雜的功能組合中浪費空間和材料，也沒有理由不向大自然這位最好的老師學習。
2.3 、概念仿生
相對于前兩種類型層次更高，因此就有著更重要的意義。這種建筑仿生現(xiàn)象是針對建筑的某些特性進行研究，找出其更深層次的內(nèi)在原因，將原因上升為抽象的理論層次，運用這個理論與建筑設(shè)計的潛在相似，對具體的建筑設(shè)計進行指導。太陽能建筑就是模擬植物把太陽能轉(zhuǎn)化為生物能的原理。將太陽能轉(zhuǎn)化為可再生能源的建筑形式。產(chǎn)生于日本的新陳代謝理論就是看到生物體在生長、繁殖。運動等生命活動過程中不斷出現(xiàn)新組織生長，舊機體衰亡的現(xiàn)象而進行理論抽象，又運用到建筑設(shè)計中。代表作有丹下健三設(shè)計的山梨文化會館。中國的微排大廈等作品。
2．4、結(jié)構(gòu)仿生
形態(tài)萬千的自然界生物根據(jù)自己不同的構(gòu)造和存在方式，有著不同的特征，存在不同的體現(xiàn)自身特點的尺度，只要認真研究客觀生物實體構(gòu)造和空間結(jié)構(gòu)形式之間的相似離合度，認清生物體的優(yōu)化程度和結(jié)構(gòu)限定性，探尋空間結(jié)構(gòu)形式與生物形體和構(gòu)造之問的內(nèi)在關(guān)系，有利于人們對結(jié)構(gòu)仿生工程的認識，找到一條發(fā)展仿生建筑結(jié)構(gòu)新形式的途徑。這個結(jié)構(gòu)不僅僅是力學結(jié)構(gòu)，還包括組織原則通過研究生物整體或部分的構(gòu)造組織方式發(fā)現(xiàn)其中建筑某部分的潛在相似進而對其模仿，以創(chuàng)造新的建筑形象或解決新的問題。在結(jié)構(gòu)仿生方面，最著名的還有西班牙工程師圣地亞哥·卡拉特拉瓦(Santiago Calatrava)。他為1992年西班牙塞維利亞國際博覽會設(shè)計的科威特展覽館，其屋頂是模擬動物關(guān)節(jié)的自由運動而可自由啟閉的結(jié)構(gòu)，夜間屋頂肋架敞開，下面平臺上便可進行露天的各種活動，它不僅在結(jié)構(gòu)與功能上能夠有機結(jié)合，而且也給人以無限的遐想。
三、仿生建筑設(shè)計發(fā)展趨勢
3.1 、標準化
標準化建筑設(shè)計是在建筑工程方面建立和實現(xiàn)有關(guān)的標準、規(guī)范、規(guī)則等的過程。建筑標準化的目的是合理利用原材料，促進構(gòu)配件的通用性和互換性，實現(xiàn)建筑工業(yè)化，以取得最佳經(jīng)濟效果。標準化對生物仿生實用性的體現(xiàn)，體現(xiàn)生物適用自然時自我改良形成的標準體，是不斷修正和改良的結(jié)果。
3.2 、環(huán)保節(jié)能化
環(huán)保節(jié)能建筑設(shè)計也叫生態(tài)建筑設(shè)計，是以生態(tài)學的原理和方法為基礎(chǔ)，以人、建筑 、自然和社會和諧發(fā)展為目標，尋求最適合人類生存和發(fā)展的生態(tài)建筑目標的設(shè)計方式。隨著我國人口的增加和資源環(huán)境的壓力不斷增加，環(huán)保節(jié)能已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展指標中的一項重要任務(wù)，而建筑在節(jié)能減排、保障環(huán)保方面則有著更重要的位置，據(jù)國家有關(guān)資料顯示，我國的建筑能耗非常驚人。在建造和使用過程中直接消耗的能源占全社會總能耗的30％，使用的鋼材、水泥等建材的生產(chǎn)能耗占16.7％。兩項相加，我國的能源有約一半被建筑消耗了，因此建筑節(jié)能也就成為全社會節(jié)能工作的重點所在。
3.3 、多維空間化多維空間設(shè)計是指應(yīng)用多維空間的原理對建筑物進行設(shè)計改良，使得建筑的空間設(shè)計更加合理。多維空間中 “ 維 ” 是一種度量，在三維空間坐標上，加上時間，時空互相聯(lián)系就構(gòu)成四維時空 。 現(xiàn)在科學家的理論認為整個宇宙是十一維的，只是人類的理解只能理解到三維。也就是說多維空間概念本身就表示空間的無限性拓展性，即通過人類合理的利用，有用的空間可以為人類提供更大的空間感受。隨著人類對自然世界不斷的開發(fā)利用，人類越來越發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有空間的有限性，而開發(fā)宇宙的多維空間可以為人類開發(fā)更大的生存空間，促進人類的發(fā)展，現(xiàn)在最主要的多維空間開發(fā)觀念主要有海洋空間開發(fā)和地下空間開發(fā)理念等，主要拓展人類尚未開發(fā)的空間來實現(xiàn)建筑設(shè)計的空間有效利用。
結(jié) 語：
建筑仿生是多方面的，也是綜合性的，合理運用仿生原理，可幫助人們創(chuàng)造性地設(shè)計出新穎和適應(yīng)生態(tài)環(huán)境的建筑形式。同時，仿生建筑學暗示著人們必須遵循和注意許多自然界的規(guī)律，它告訴人們建筑仿生應(yīng)該注意環(huán)境生態(tài)、經(jīng)濟效益與形式新穎的有機結(jié)合。建筑仿生的創(chuàng)新更需要學習和發(fā)揮新科技的特點，要做到這一點，從事建筑行業(yè)的設(shè)計師必須善于應(yīng)用類推的方法，從自然界中觀察吸收一切有用的因素作為創(chuàng)作靈感，同時學習生物科學的機理并結(jié)合現(xiàn)代建筑技術(shù)來為建筑創(chuàng)新服務(wù)。建筑仿生學是新時代的一種潮流，它必將促進建筑工業(yè)的不斷發(fā)展，成為建筑創(chuàng)新的源泉和保證環(huán)境生態(tài)平衡的重要手段。
參考文獻：
[1]戴志中，楊震，熊偉．建筑創(chuàng)作構(gòu)思解析：生態(tài)·仿生[M]．北京：中國計劃出版社，2006．
第7篇：生物模仿技術(shù)范文
一、初任教師生態(tài)適應(yīng)的意義
1.初任教師生態(tài)適應(yīng)的內(nèi)涵
在不同教師文化的指導下，初任教師的生態(tài)適應(yīng)也有著不同的涵義。在技術(shù)理性與工具理性的話語下，教師被視為“技術(shù)熟練者”，教師的專業(yè)發(fā)展就是掌握教育理論、熟練應(yīng)用技能。初任教師的生態(tài)適應(yīng)被視為國家、社會、學校在有形無形中制定的“教師”角色應(yīng)達到的要求與規(guī)范，而初任教師則努力將自己塑造成為他人眼中所認定的“教師”，并由學校領(lǐng)導與指導老師構(gòu)成權(quán)威代表，客觀地測量初任教師的知識掌握與技能應(yīng)用是否達到要求，以此來評判初任教師的適應(yīng)程度。
隨著對技術(shù)理性與工具理性的批判，把教師視為“反思性實踐家”的呼聲越來越高，這是對“技術(shù)熟練者”的包容與超越，是把教師界定為高度專業(yè)化的職業(yè)。教師的專業(yè)發(fā)展在于實踐性知識的生成與積累，教師成為一份高度專業(yè)化的職業(yè)。初任教師的生態(tài)適應(yīng)被界定為能夠不斷學習并掌握教育領(lǐng)域的專業(yè)知能，不斷豐富教育專業(yè)精神，能夠應(yīng)用專業(yè)知能對教學經(jīng)驗與問題情境進行分析，并養(yǎng)成對教學日常生活反思的習慣。
20世紀80年代以后，把教師作為“一個人”的教師文化逐漸替代了將教師作為“技術(shù)”或“實踐”，這是對“反思性實踐家”的包容與超越。教師作為“一個人”是把教師界定為高度個性化與專業(yè)化的職業(yè)，教師不再是不帶情感的專業(yè)知能儲存體，而把教師看作是一個獨特的個人，有其生命經(jīng)驗，有其自我認同，有自己對教育、教學的認知、情感與價值[1]。教師的“自我”與“個性”是專業(yè)發(fā)展的重要因素。初任教師的生態(tài)適應(yīng)被界定為能夠重視自己以前的、現(xiàn)在的日常生活與教育生活經(jīng)驗，把自己在日常生活、課堂教學、研究實踐等活動中發(fā)生過的和正在發(fā)生的事件撰寫下來，作為自己獨特的生活史。對自己的生活史進行省察與反思，挖掘生活史與教育千絲萬縷的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上不斷改進自己的教育實踐，構(gòu)建自己的教育生活。
生物體的生態(tài)適應(yīng)是生物與環(huán)境相互作用的結(jié)果，人類與其他生物的差別在于人類具有思維意識，能夠發(fā)揮主觀能動性，積極主動地適應(yīng)甚至改造客觀環(huán)境。所以初任教師的生態(tài)適應(yīng)不是被動甚至被迫的低層次適應(yīng)，而應(yīng)該充分尊重初任教師，幫助其發(fā)揮巨大潛力，深層次地適應(yīng)環(huán)境。將教師視為“技術(shù)熟練者”的教師文化追求將初任教師打磨成能用、好用的工具，并以單一的規(guī)格規(guī)范要求所有教師，完全忽視教師的個性、情感、尊嚴以及內(nèi)在需要，這樣的適應(yīng)只能是被動、低層次適應(yīng)。把教師視為“反思性實踐家”是把教師專業(yè)發(fā)展實踐化、專業(yè)化卻沒有個性化，缺乏對教師個人經(jīng)驗、個人生活、個人理想的尊重。而把教師視為“一個人”，是把初任教師帶回到生活與自我的土壤中，以每個初任教師獨特的日常生活、教學生活和自我經(jīng)驗為背景，探究教師的適應(yīng)發(fā)展。同時，激發(fā)初任教師的自我專業(yè)發(fā)展意識，只有意識水平的提高才能將教師從被動的適應(yīng)中解放。所以筆者認為，初任教師主動、深層次的生態(tài)適應(yīng)必須在把教師視為“一個人”的文化理念指導下，尊重初任教師的獨特生活史，激發(fā)初任教師的主觀能動性，以自由、個性的姿態(tài)去適應(yīng)環(huán)境。
2.初任教師生態(tài)適應(yīng)的意義
縱觀教師專業(yè)發(fā)展的整個過程，初任時期的專業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。首先，初任教師的生態(tài)適應(yīng)將直接決定其是否能夠繼續(xù)成為一名教師，直接影響著初任教師的留任率。在遭到“現(xiàn)實沖擊”時，如果憑借自己的專業(yè)知能難以解決問題，又無法獲得外界的支持與幫助，最可能引發(fā)的就是初任教師專業(yè)動機的減弱，產(chǎn)生強烈的職業(yè)焦慮感與無助感，嚴重者會選擇離職。
其次，初任教師的生態(tài)適應(yīng)是教師未來專業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，它將影響初任教師今后成長為什么樣的教師。如果在初任時期能夠順利并深層次適應(yīng)，發(fā)展自己的專業(yè)知能，豐富自己的專業(yè)情感與信念，并將自己獨特的個人生活史與教育生活有機融合，對今后的專業(yè)發(fā)展十分有利。反之，若問題的陰影和不利因素不斷積累，必然會阻礙后期的專業(yè)發(fā)展。
第三，初任教師對環(huán)境的適應(yīng)并非是單向被動的，而是雙向主動的。作為一個學校師資隊伍的一部分，初任教師生態(tài)適應(yīng)的質(zhì)量將影響整個師資隊伍的建設(shè)與發(fā)展，進而影響到整個學校的教學質(zhì)量。受初任教師影響最大的莫過于其教授的學生、管理的班級，初任教師順利、深層次的適應(yīng)能夠提高其教學能力、完善知識結(jié)構(gòu)、激發(fā)教學熱情、改善教學管理，必然能夠更好地引導學生學習，促進德智體美勞全面發(fā)展。反之，學生將成為第一受害者。
二、初任教師生態(tài)適應(yīng)的過程
在生態(tài)適應(yīng)的過程中，生物體會遭受到環(huán)境的脅迫。環(huán)境脅迫是指環(huán)境對生物體所處的生存狀態(tài)產(chǎn)生的壓力，隨著壓力的加強，有機體將經(jīng)歷四個演變階段，預警階段—抗性階段—耗盡階段—再生階段[2]。整個過程可以被概括為：壓力的增加導致生物體原有的功能不穩(wěn)定，功能開始增加抗性，如果壓力持續(xù)增加超過極限，會給生物體帶來傷害，甚至死亡，所以只有中度的環(huán)境脅迫才有利于生物體的進化發(fā)展。
根據(jù)教師職業(yè)發(fā)展理論，初任教師的生態(tài)適應(yīng)過程也可以分為四個階段，第一階段為“蜜月”階段，初任教師體會到做教師的樂趣，新的工作生活帶來的新鮮感和初為人師的喜悅感使初任教師專業(yè)動機高漲，樂于從教。
第二階段是遇到“現(xiàn)實沖擊”階段，所謂“現(xiàn)實沖擊”，一般是指在師范教育階段所形成的教育理想在嚴峻、殘酷的日常課堂生活現(xiàn)實面前的徹底破滅[3]。這時初任教師會遇到各種復雜又難以應(yīng)付的問題，如維持課堂紀律、激發(fā)學生動機、處理個別差異、評價學生作業(yè)等。這讓初任教師開始懷疑自己的任教能力，感到專業(yè)知識與能力的不足，引發(fā)職業(yè)焦慮和無助感。
第三階段是“設(shè)法應(yīng)付”階段，初任教師主動或者被迫采取一系列行動應(yīng)對問題，如把學到的理論知識與教學實際作一定程度的結(jié)合，求教于有經(jīng)驗的教師或者自己在教學實踐中不斷“試誤”、“做中學”、“反思”來補充缺乏的基本專業(yè)知識和基本教學能力。
第四階段是“適應(yīng)成功或失敗”階段，問題的解決有利于減輕和消除初任教師的職業(yè)焦慮和無助感，恢復初任教師的信心，提高初任教師的專業(yè)動機，為將來的專業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。如果問題解決失敗會導致初任教師的專業(yè)動機下降，一個最嚴重的后果就是離職。
三、初任教師生態(tài)適應(yīng)的方式
1.關(guān)注以往的學習經(jīng)歷
在“一個人”的教師文化下，因為性格、氣質(zhì)、學識、經(jīng)歷、學歷等方方面面的不同，造就了一個個鮮活而特殊的教師個體。每個個體都有自己的生活史，初任教師生活史的起點應(yīng)該追溯到其作為學習者的學習經(jīng)歷。當初任教師還是學生的時候，無意識中以非教師職業(yè)定向的形式形成了較為穩(wěn)固的教育信念，具備了一些“直覺式”的“前科學”知識，對初任教師正式執(zhí)教后的教育觀念、執(zhí)教能力有潛在影響[4]。如果初任教師在自己學習階段有過有意義學習、自主學習的經(jīng)歷，并對此持有積極肯定的態(tài)度，執(zhí)教后初任教師更傾向于引導學生開展有意義的學習；初任教師也常常會效仿原來欽佩熱愛的教師。這些潛在形成的教育觀念相對穩(wěn)定，初任教師在學習、嘗試、接受新的教育觀念和教育行為時，這些實際存在的教育觀念可能成為過濾新觀念的篩子，對新觀念的學習、新技能的獲得產(chǎn)生或好或壞的影響。師范學習生涯對于初任教師更是意義重大，葉瀾教授等將尚處于師范學習時期的“準”教師納入其“自我更新”取向的教師專業(yè)發(fā)展歷程，將此階段命名為“虛擬關(guān)注”階段，認為高等師范學生是在虛擬的教學環(huán)境中獲得知識經(jīng)驗，對教育理論和教師技能進行學習、訓練，并獲得對自我專業(yè)發(fā)展反思的萌芽[4]。通過回望學習經(jīng)歷，初任教師挖掘出過去的學習經(jīng)歷與現(xiàn)在教育生活千絲萬縷的聯(lián)系，更好地剖析反省自我，更坦然地面對自我。而且過去的學習經(jīng)歷能夠也應(yīng)該成為教師專業(yè)發(fā)展的寶貴財富，因為這有利于初任教師換位思考，站在學生的角度思考：我的教育觀念和行為是否合理？是否有利于學生發(fā)展？如果我是學生，我會不會接受？
2.以敘事研究反思教學實踐
敘事研究是記錄教師教學生活、促進教師專業(yè)發(fā)展的重要途徑。蘇霍姆林斯基說過：“我建議每一位教師都來寫教育日記。教育日記并不是什么對它提出某些格式要求的官方文獻，而是一種個人的隨筆記錄，在日常工作中就可以記。這些記錄是思考和創(chuàng)造的源泉。那種連續(xù)記了10年、20年甚至30年的教師日記，是一筆巨大的財富。每一位勤于思考的教師，都有他自己的體系、自己的教育學修養(yǎng)。”教育日記實際上就是一種常見的敘事形態(tài)，通過敘事研究，初任教師將真實經(jīng)歷的教育事件用自己的聲音講述出來，聲音中包含初任教師的教育信念、思想歷程、知識結(jié)構(gòu)等等，講述的是融入初任教師主觀經(jīng)驗的事件。對于研究者而言，初任教師的敘事讓人看到教育生活的復雜性，找出困擾初任教師的教學難點、重點。這些豐富而真實的研究素材，也是探索教師緘默知識與專業(yè)成長的有效切入點。對于初任教師而言，這是進行自我反思、自我探究最真實、最熟悉的教學案例。傳統(tǒng)的理論學是將教學問題從真實的教育情境中抽離，加以概念化、理論化，造成教育實踐與理論的隔離。初任教師對于親身經(jīng)歷的事件是最熟悉、最有感觸的，通過對問題情境的敘述將教育研究放回到實踐的土壤，喚醒初任教師思索探究的動機與熱情，維護初任教師研究反思的主體地位。在對案例事件的回憶敘述中不斷反思，重新建構(gòu)自己的知識與觀念，以自我接納的態(tài)度查漏補缺、完善自我。
3.在模仿中構(gòu)建實踐性知識
初任教師進入新的工作環(huán)境后，往往會對他人進行模仿，使自己的行為、觀念、動作、語言等發(fā)生變化，與他人相似。在自然界中，這是一種生物對另一種生物的擬態(tài)。對他人的模仿實際是初任教師向模仿對象借鑒、學習行之有效的實踐性知識。教師是一份實踐性很強的職業(yè)，許多研究表明，學習教育理論多年的學士甚至碩士，在實際教學中的表現(xiàn)往往沒有中師畢業(yè)卻工作多年的老教師出色，可見實踐少、經(jīng)驗少是初任教師最大的弱點。通過觀察模仿向他人“借”經(jīng)驗、“借”知識與技能，使自己盡快存活、融入環(huán)境是一種有效的方法?！皫熗浇Y(jié)對”就是讓初任教師在向指導教師的模仿中取長補短、盡快獲得生存適應(yīng)必須的實踐性知識。初任教師會對自己的指導教師進行全方位的借鑒模仿，從外顯的教學行為到內(nèi)隱的學生觀、教育觀、教學活動觀，甚至是日常的為人處事方式，似乎模仿的相似程度越高，“借”的越多，越能成功適應(yīng)新環(huán)境。實踐證明，這的確能讓初任教師對教育教學工作的各個環(huán)節(jié)盡快熟悉和掌握。但初任教師常常也有這樣的困惑：為什么模仿來的方法與策略解決不了自己的問題？因為初任教師犯了拿來主義的錯誤，模仿不是簡單機械、亦步亦趨，不能只要步驟而忽視背后的理念文化，更不能丟棄個性、東施效顰。模仿是對他人經(jīng)驗的反思，需要探究行為背后的支持理念和個中緣由，需要與自己的觀念行為進行調(diào)試，融入自己的個性風格，在此基礎(chǔ)上獲得的實踐性知識才能真正屬于自己。教師作為主體，積累實踐性知識的一般過程是：主體面對問題情境采取行動，根據(jù)行動的結(jié)果不斷反思。重新框定問題，更新觀念，再次指導行動?？梢娦纬蓪嵺`性知識有四要素：信念、主體、問題情境、行動中反思，四要素是一個整體，背后有豐富的故事。[6]初任教師如果想要“借”，就必須把它打包，從整體上了解這個故事，洞悉指導教師教學行為背后的反思過程和教育理念，在自我分析和自我反思的基礎(chǔ)上找出自己與指導教師之間的差距，不斷調(diào)整自己的知識結(jié)構(gòu)與行為技能，并在實踐中不斷練習鞏固，這樣才能真正將他人的經(jīng)驗“為我所用”，成為自己的實踐性知識。
4.深層次的理論學習
剛剛結(jié)束了職前教師教育，踏上工作崗位的1～3年是初任教師進行深層次理論學習的黃金時期。在四年教育理論的浸潤下，初任教師擁有一定的理論基礎(chǔ)，接觸了不少前沿的教育思想，特別是近年教師隊伍中碩士、博士畢業(yè)生的加入，帶來了更強的教育科研力量。皮亞杰認為：主體對事物的認識依賴于主體指向事物的活動。可見對教育理論的學習不僅包括對書本知識的苦思冥想、潛心鉆研，還包括在理論的指導下去實踐、去行動。相較于老教師而言，初任教師扎實的理論學習和廣闊的理論視野是一種優(yōu)勢，成為正式教師后的教育實踐是升華教育理論的最好契機。用這些名家學者歸納總結(jié)的理論知識指導自己的思想行為，防止產(chǎn)生違背教育本質(zhì)的不良觀念與行為。同時在教學活動中溫習實踐這些教育理論，以探索者的姿態(tài)深入理解論證，在主客觀交互作用中發(fā)揮職前教育的功效，延續(xù)職前教育的學習。
參考文獻
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第8篇：生物模仿技術(shù)范文
【關(guān)鍵詞】生態(tài)濾池；污水處理；蚯蚓生態(tài)濾池
隨著水污染問題的日益嚴峻，污水治理技術(shù)正逐步成為國際國內(nèi)的研究熱點之一。在污水的處理系統(tǒng)中應(yīng)用人工設(shè)計組合的微生態(tài)系統(tǒng)，可以有效提高污水處理的效率，同時生態(tài)濾池污水處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用在污水的回收和利用方面表現(xiàn)出良好的發(fā)展空間，正逐漸發(fā)展為污水處理的主要趨勢。文章主要針對生態(tài)濾池的主要應(yīng)用形式，對生態(tài)濾池的特點及優(yōu)越性進行探討。
1、生態(tài)濾池的概念及其應(yīng)用特點
生態(tài)濾池（MEEF）是利用水生微生物和人工填料上的生物膜形成的模仿自然生態(tài)系統(tǒng)來進行污水凈化的一種水處理技術(shù)，污水中的顆粒物主要通過人工填料進行過濾，生物膜與微生物主要負責污水中的可溶性污染物。這種生態(tài)濾池污水處理技術(shù)實際上是模仿天然的生態(tài)系統(tǒng)，利用各種生態(tài)關(guān)系來進行水中污染物的處理和凈化，是一個半自然生態(tài)系統(tǒng)。我國的很多城市和地區(qū)廣泛存在著突發(fā)性的暴雨徑流現(xiàn)象，其污染程度要遠低于生活污水，如果采用集中治理的方式難免會遇到技術(shù)和經(jīng)濟上的雙重難題，而采用生態(tài)污水處理技術(shù)就可以輕松實現(xiàn)污水的凈化處理。生態(tài)濾池污水處理技術(shù)作為一種新興的凈水技術(shù)，逐漸地在城鎮(zhèn)生活污水處理工藝中得到廣泛的應(yīng)用。通過對生態(tài)濾池進行合理的設(shè)計，可以通過微生物和人工填料的協(xié)同作用，對污水進行有效的處理，去除污染物的同時也可以較大程度上減少污水中的顆粒物，是一種全新概念上的污水處理工藝。
2、生態(tài)濾池污水處理技術(shù)應(yīng)用
生態(tài)濾池污水處理技術(shù)是模仿自然生態(tài)系統(tǒng)的原理，運用工程學手段對污水進行回收和利用，將水的自然循環(huán)與人工組織機構(gòu)形成統(tǒng)一的平衡系統(tǒng)，為城鎮(zhèn)生活污水的社會循環(huán)控制，減少人類活動對自然循環(huán)的干涉都能起到良好的效果，各種形式的生態(tài)濾池污水處理技術(shù)正廣泛地應(yīng)用于生態(tài)工程系統(tǒng)中。
2.1蚯蚓生態(tài)濾池技術(shù)
在污水處理反應(yīng)器中引入蚯蚓，利用蚯蚓的生物降解可以有效延長和擴展污水中的生物代謝鏈，通過多種人工調(diào)控方式，對生態(tài)系統(tǒng)進行合成與分解的調(diào)控干涉。蚯蚓可以分解濾床有機污染物，還能夠清通濾床的堵塞物，促進含氨物質(zhì)的硝化與反硝化作用。濾池中采用的填料主要有鋸末、糧食殼、煤渣、石英砂等，通過蚯蚓的生物活動可以輕松實現(xiàn)顆粒物的物理過濾、有機物分解和污泥的穩(wěn)定化。蚯蚓微生物生態(tài)濾池在近幾年發(fā)展起來的一種新型生態(tài)污水處理技術(shù)，其處理工藝出水水質(zhì)能夠達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GBl8918-2002）》二級標準，污泥的排放量也大幅度減少，水資源的回收利用程度提高，不僅在經(jīng)濟上節(jié)省了工程開支，工藝流程也相對簡單，運行起來管理方便、維護簡單，尤其適用于中小城鎮(zhèn)生活污水的處理與回用。
2.2穩(wěn)定塘技術(shù)
穩(wěn)定塘技術(shù)處理污水在我國的應(yīng)用歷史比較久，早在20世紀50年代，我國就開始采用這一技術(shù)處理污水。二級生物處理廢水的造價比較高，相比之下，穩(wěn)定塘處理技術(shù)體現(xiàn)出了明顯的成本優(yōu)勢，能耗也進一步降低，便于管理。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計，我國穩(wěn)定塘處理能力每年都在逐步增長，是城市污水處理量的主要貢獻力量。在一些邊遠城市，比如新疆、滿洲里等，穩(wěn)定塘技術(shù)更是成為了污水處理的主力。穩(wěn)定塘處理廢水的能力不僅僅體現(xiàn)在生活污水方面，對工業(yè)廢水也有較好的處理效果。目前為止，石油、紡織、造紙等污染比較嚴重的行業(yè)都紛紛引入了穩(wěn)定塘技術(shù)，穩(wěn)定塘利用稀釋沉淀、生物降解和水生植物等作用在工業(yè)廢水凈化方面取得了良好的效果。
2.3污水土地處理技術(shù)
污水土地處理技術(shù)在實踐應(yīng)用中有著較好的前景，但是依然存在一些難以突破的瓶頸問題，比如存在較強的選擇性，對氣候條件的依賴性較強等。中科院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所與北京市環(huán)境保護科學研究院、天津市環(huán)境保護科學研究院等單位在中國科學院與國家環(huán)保局的支持和組織下，積極調(diào)研考察了我國廢水污染的現(xiàn)狀及治理現(xiàn)狀，鉆研和吸取了一些發(fā)達國家治理廢水的經(jīng)驗教訓，提出土地處理代替二級處理并同時去除污水中氮、磷的技術(shù)路線，這種處理污水的思路突破了三級處理的局限，出水質(zhì)量大幅提高。污水土地處理技術(shù)在近幾年的實踐應(yīng)用中發(fā)揮了很大的作用，目前已經(jīng)建立起系統(tǒng)化的土地處理分類體系和輔助設(shè)計系統(tǒng)，在全國許多地方都有成功的示范工程。該項技術(shù)在廢水凈化原水給水處理等方面都將有巨大的利用前景。
3、生態(tài)濾池污水處理技術(shù)發(fā)展趨勢展望
隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展和人們環(huán)保理念的日趨加強，污水生態(tài)處理技術(shù)也迎來了飛速發(fā)展的黃金期，在未來，生態(tài)方法處理污水技術(shù)主要將向著兩個方向發(fā)展：幾種污水生態(tài)處理技術(shù)通過并聯(lián)或者參數(shù)優(yōu)化處理，以期解決北方寒冷地區(qū)終年運行的問題；或者采用多種物理的化學的生物的處理方法強化處理系統(tǒng)。這里提到的物理處理法包括了吸附法、離心法、重力法等，化學處理法指的是氧化、離子交換、凝絮等方法，生活處理法主要指活性污泥法、SBR和BSAR等。在污水處理這一領(lǐng)域，我國起步時間較晚，但是快速增長的經(jīng)濟背后帶來了嚴重的環(huán)境污染，目前國外在污水處理工藝發(fā)展相對成熟。20世紀80年代約翰·托德有史以來第一次將活性污泥法和濕地有機地結(jié)合起來，創(chuàng)造性提提出了“l(fā)iving technology”，這是污水處理史上一項重大的突破。該技術(shù)包含了Solar aquatic system?。⊿AS），Living machine等多種形態(tài)。SAS強調(diào)依托于太陽能，借助各種動植物和微生物共同構(gòu)建污水凈化系統(tǒng)。Living machine在SAS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了生態(tài)流化床。Living technology技術(shù)具有操作性強，節(jié)省能源，便于控制的特點，最重要的是Living technology技術(shù)有效地集合了綜合濕地和活性污泥法的處理特點，大幅提高了污水處理效率。
天然河湖水在我國的分布并不廣泛，隨著人們對生活景觀要求的日益提高，水景需求量直線上升。要想保持水景的長期的清澈度，就要投入一定的人力財力進行后期維護，要定期補充新鮮水源。傳統(tǒng)補充水景用水主要依靠自來水，但是這一方法與節(jié)約用水的政策導向背道而馳，中水作為補充水成為未來的主要發(fā)展趨勢。人工湖治理方法方面，傳統(tǒng)的治理方法比如引水換水、循環(huán)過濾等，這些都不能從根本上解決問題，living technology作為一種先進的污水處理系統(tǒng)，可以從宏觀和微觀兩個層面，大幅提高景觀污水處理效率，提高景觀水回收效率。
參考文獻
第9篇：生物模仿技術(shù)范文
Abstract: Construction and utilization of public space plays a more and more important role in the plan and construction of modern city. It embodies the characteristics of city, and is the ties of human and nature. The use of bionics riches the designing method of city public space, and is the headspring of design innovation. It promotes the use of ecological idea in landscape design, which is significant and has vast potential for future development.
關(guān)鍵詞： 仿生設(shè)計；城市開放空間；生態(tài)設(shè)計；可持續(xù)發(fā)展
Key words: bionic design；city public space；eco-design；sustainable development
中圖分類號：TU984.11+3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）03-0083-01
0 引言
城市公共空間是城市環(huán)境的重要組成部分。隨著城市文明的不斷發(fā)展和城市居民生活質(zhì)量的提高，人們對城市建設(shè)有了越來越高的要求，而囊括了所有供城市居民日常生活和社會生活公共使用的城市公共空間的設(shè)計則是城市設(shè)計的重中之重。設(shè)計師們從自然界中汲取靈感，以求通過模仿大自然的設(shè)計過程來解決環(huán)境所面臨的問題。
1 仿生設(shè)計
自然界是人類科技進步的源泉。自然界的生物在漫長的進化過程中，為了自身的生存與發(fā)展，逐漸進化出適應(yīng)自然界變化的各種本領(lǐng)。為了使人類更優(yōu)雅地生存在地球上，設(shè)計師們開始嘗試向自然界中的其他物種學習，聽取他們設(shè)計上的建議。仿生設(shè)計便由此應(yīng)運而生。仿生設(shè)計是以自然界萬物為設(shè)計源，以其“形”、“色”、“音”、“功能”、“結(jié)構(gòu)”等為研究對象，有選擇地在設(shè)計過程中對這些特征原理進行綜合、利用及改進，為設(shè)計提供新的思想、新的原理、新的方法及途徑，以實現(xiàn)人類社會和自然的和諧統(tǒng)一。
2 仿生設(shè)計在城市開放空間中的應(yīng)用形式
我國早在原始社會就有了仿生學的雛形，如古人們模仿飛禽學會了筑巢，由此躲避野獸的襲擊；模仿魚類學會了造船，由此取得水上運輸?shù)淖杂桑鹊?。仿生設(shè)計發(fā)展到今天，更是在多個領(lǐng)域都有了突飛猛進的發(fā)展。仿生設(shè)計的源物體為自然界中的一切物種，包括人類自身。而涉及景觀領(lǐng)域的仿生設(shè)計，主要有以下幾種形式：
2.1 形態(tài)仿生 形態(tài)仿生是對具有美感的生物體的線條、形態(tài)、色彩等的直觀模仿或?qū)σ饩车奶釤捄蜕A。它用一種直白的方式蘊含自然哲理，表達出對自然的向往。由于具象形態(tài)容易表現(xiàn)情趣性、親和性、自然性，直觀地對自然對象的外觀進行再現(xiàn)和模仿，可以傳達出濃厚的情趣感和親和力。故多應(yīng)用于一些景觀小品中來營造活動的氛圍。如居住小區(qū)中用苗木修剪造型而成的鳥類、動物形象， 用石材等制作的人物塑像，以動植物形態(tài)塑造的園林小品等。
2.2 材料仿生 材料的仿生，就是通過對生物組成、形態(tài)、結(jié)構(gòu)的研究和分析，研制出具有一定功能的人工材料，使之與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)。城市環(huán)境中最簡單也最常見的一種就是仿木、仿竹、仿石材料的運用，能給人樸實、自然的感覺，可緩解人們因工作而引起的疲勞與壓力，還能達到良好的視覺效果。
2.3 結(jié)構(gòu)仿生 結(jié)構(gòu)仿生是建筑仿生學中一個成熟的分支學科， 也是運用最為廣泛的。結(jié)構(gòu)仿生通過研究生物整體或部分的構(gòu)造組織方式，對其力學結(jié)構(gòu)和組織原則進行模仿，以解決問題。例如城市廣場中常用的張拉膜結(jié)構(gòu)，其靈感便是來自于昆蟲輕盈的翅膀通過張拉產(chǎn)生力學美這一自然現(xiàn)象。
2.4 功能仿生 功能仿生是從功能出發(fā)，對生物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)、群落的生理機能或自然力的作用規(guī)律進行模仿。生物模擬學家Benyus認為“我們必須具備一種與這些生物體更相近的能力，那就是找到一個方法，減少材料用量，那種我們所用的材料，然后加上設(shè)計。”例如，人們模仿螢火蟲的發(fā)光原理制成的冷光源可將發(fā)光效率提高十幾倍，大大節(jié)約了能量；模擬自然界水體自凈的過程來實現(xiàn)景觀中水生系統(tǒng)的自我凈化等等。
2.5 布局空間仿生 對空間布局的仿生常融合了形態(tài)、材料、結(jié)構(gòu)和功能等多項仿生設(shè)計，使空間布局具有優(yōu)美的構(gòu)圖、強烈的邏輯、完整的結(jié)構(gòu)，并能夠表達一個明確的主題。例如成都活水公園利用“魚水一家”這一自然生態(tài)原理，在外形上采用了仿魚形設(shè)計，為世人展示了模擬與再現(xiàn)自然環(huán)境對污水凈化處理的全過程。
3 仿生設(shè)計運用于城市公共空間設(shè)計的意義
“想象要設(shè)計一個春天，想象一切和諧編排，想象那些時機、那些巧合，完全沒有上對下的法則規(guī)律，或政策，或氣候變遷草案，每年都這樣發(fā)生。有很多爭奇斗艷……空氣里充滿愛，有很多盛大的開場。而這些生物體，他們?nèi)季挥行??！边@是Benyus在TED演講中描述的自然界，在這一描述中我們看到了人類所追求的和諧。大自然給我們的靈感是不會枯竭的，我們要向自然界中的生物學習如何與我們的生活環(huán)境和諧相處。仿生學的發(fā)展為我們提供了這一契機，它豐富了設(shè)計的形式語言，成為設(shè)計創(chuàng)新的源泉，促使生態(tài)理念運用于景觀設(shè)計的更深層次。
4 仿生設(shè)計在城市公共空間設(shè)計中的發(fā)展前景
生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，使綠色未來、節(jié)能經(jīng)濟成為大勢所趨。隨著時代的變遷，環(huán)境的變化，人類逐漸發(fā)現(xiàn)生物界能夠教給我們很多東西，僅僅認識這些生靈是不夠的，與它們共處一室，不僅是為了研究，而是要從它們那里學到東西，以能夠應(yīng)用到人類的生活中，這可能幫助全球能源問題，減少浪費，提高能源的可持續(xù)性利用。德國著名設(shè)計大師路易吉·科拉尼說：“設(shè)計的基礎(chǔ)應(yīng)來自誕生于大自然的生命所呈現(xiàn)的真理之中?！弊匀唤o設(shè)計的啟示不應(yīng)僅僅只是視覺上的，環(huán)境系統(tǒng)中的仿生更重要的是研究自然生態(tài)系統(tǒng)如何維持自己，使人造環(huán)境具有與自然環(huán)境一樣出色的功能。城市公共空間設(shè)計應(yīng)將這些自然造物法則穿插運用，最大化的為人們營造接近自然的戶外環(huán)境。當前人們都在追求低碳生活，但我國的城市共空間設(shè)計中還存在著許多關(guān)于環(huán)保節(jié)能方面的阻礙，但這可能是短暫的，隨著材料、技術(shù)和設(shè)計水平的不斷發(fā)展與提高，隨著仿生設(shè)計的不斷滲透，相信未來的城市公共空間一定會為人們追求低碳生活開辟更加廣闊的道路。
5 結(jié)語
社會是不斷發(fā)展進步的，環(huán)境的好壞可以做為衡量發(fā)展的標尺。通過向大自然學習，設(shè)計師可以模仿自然系統(tǒng)，不斷設(shè)計出更高效的社會環(huán)境。
參考文獻：
[1]申益春.論仿生形態(tài)設(shè)計在景觀設(shè)計中的應(yīng)用[J].規(guī)劃師,2007,6：95-97.
