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奇妙的大自然-第23部分
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【小档案】
在众多机器人中，排爆机器人可谓大名鼎鼎。早在20世纪60年代，英国就研制成功排爆机器人。这种履带式“手推车”及“超级手推车”排爆机器人，已向50多个国家的军警机构售出了800台以上。后来，英国又对手推车机器人进行改进，研制出土拨鼠及野牛两种遥控电动排爆机器人。土拨鼠重35公斤，在桅杆上装有两台摄像机。野牛重210公斤，可携带100公斤负载。这两种机器人都采用无线电控制系统，在距离目标约1千米的地方可以受人类遥控指挥。排爆机器人一般体积不大，转向灵活，便于在狭窄的地方工作。机器人车上一般装有多台彩『色』ccd摄像机用来对*进行观察；一个多自由度机械手，用它的手爪或夹钳可将*的引信或*拧下来，并把*运走；车上还装有猎枪，利用激光指示器瞄准后，可把*的定时装置及*击毁；有的机器人还装有高压水枪，可以切割*。由于恐怖活动的猖狂、战争的不断发生，排爆机器人的身影必将时常出现在人类的视野里，成为人类追求和实现和平的得力助手。
第一百二十一章 出污泥而不染——荷叶与自洁涂料（）
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“这几天心里颇不宁静。今晚在院子里坐着乘凉，忽然想起日日走过的荷塘，在这满月的光里，总该另有一番样子吧……又记起《西洲曲》里的句子：采莲南塘秋，莲花过人头；低头弄莲子，莲子清如水……”著名散文家朱自清先生写于1927年的《荷塘月『色』》，把荷花写得婉约、温馨、『迷』人，至今仍香气扑面，让人惦记着江南。在植物世界中，荷花非常牵动文人的情愫，“出污泥而不染”成为自喻的经典语言。如果从科学的角度来研究荷这种植物，也是别有洞天的。它的花、叶、根等都可以入『药』，有一种自洁涂料也是得益于荷的启示呢。想一想，其中的微妙在哪里？
荷花是美化人们生活、陶冶情『操』的珍贵花卉，被誉为十大名花之一。自北宋周敦颐写了“出污泥而不染，濯清涟而不妖”的名句后，荷花便成为“君子之花”。写荷花，我们还是难忘朱自清先生的句子：“曲曲折折的荷塘上面，弥望的是田田的叶子。叶子出水很高，像亭亭的舞女的裙。层层的叶子中间，零星地点缀着些白花，有袅娜地开着的，有羞涩地打着朵儿的；正如一粒粒的明珠，又如碧天里的星星，又如刚出浴的美人。微风过处，送来缕缕清香，仿佛远处高楼上渺茫的歌声似的。这时候叶子与花也有一丝的颤动，像闪电般，霎时传过荷塘的那边去了。叶子本是肩并肩密密地挨着，这便宛然有了一道凝碧的波痕。叶子底下是脉脉的流水，遮住了，不能见一些颜『色』；而叶子却更见风致了。月光如流水一般，静静地泻在这一片叶子和花上……”
那么，叶子为什么像“一道凝碧的波痕”，纤尘不染呢？
科学家们对荷叶的自洁能力非常感兴趣，在显微镜下，他们发现原来荷叶面上有许多非常微小的绒『毛』和蜡质凸起物，雨水落在上面，铺不开、渗不进，只化作粒粒水珠滚落下来，顺道儿带走了荷叶表面的灰尘，从而使叶面始终一尘不染。
荷叶的这一本领让科研人员震惊不已，灵光一闪，他们模仿荷叶的自净原理，开展防污产品的研究。目前，美国已经开始研究如何将这种自净原理用于汽车制造，使驾车族不必再日日洗车。我国上海也已经研制出具有自洁效应的纳米涂料，它的干燥成膜过程中，涂层表面会形成类似荷叶的凹凸形貌，构筑一层疏水层。这样一来，灰尘颗粒只好在涂层表面“悬空而立”，并最终在风雨冲刷中流走了。纳米涂料的诞生，为城市、家居等墙壁“美容”打开了一扇新窗口。这项技术还将应用于生产建筑涂料、服装面料、厨具面板等需要耐脏的产品。
圆圆的荷叶，像一把伞，静静地展开在水面，促人遐思，催生发明的新芽……
【小档案】
“荷”被称为“活化石”，是被子植物中起源最早的植物之一。在人类出现以前，大约1亿多年前，地球大部被海洋、湖泊及沼泽覆盖。当时，气候恶劣，灾害频繁，没有动物，大部分植物被淘汰，只有少数生命力极强的野生植物生长在这个贫瘠的地球上。其中，就有“荷花”这种水生植物。大约过了9000年，原始人类开始出现，并以“荷花”的野果和根节（即莲子与藕）充饥。公元前五六千年的新石器时代，随着农耕文化的出现，人类对荷花开始了进一步的了解。在柴达木盆地发现荷叶化石，距今至少有1000万年。在河南省郑州市北部大河村发掘的“仰韶文化”房基遗址，发现室内台面上有炭化粮食和两粒莲子，经测定，距今有5000年的历史。1973年在浙江余姚县距今7000年前的“河姆渡文化”遗址出土的文物中，发现有荷花的花粉化石。中国是世界上栽培莲花最多的国家，早在3000多年即有栽培，现今在辽宁及浙江均发现过碳化的古莲子，可见其历史之悠久。
第一百二十二章 永恒的美与爱——紫罗兰与酸碱试纸（）
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据希腊神话记载，主管爱与美的女神维纳斯，因情人远行，依依惜别，晶莹的泪珠滴落到泥土上，第二年春天竟然发芽生枝，开出一朵朵美丽芳香的花儿来。它就是紫罗兰。于是，紫罗兰成了“永恒的美与爱”的象征。在世界发明史上，因花而有所发明发现的例子并不多见，而紫罗兰竟然是其中的一例。学化学的人，无不知道酸碱试纸，可是它的诞生竟然与紫罗兰有着解不开的情结。想一想，科学家是怎样发明酸碱试纸的，其中有什么道理值得我们借鉴或思考？
紫罗兰原产欧洲南部，在欧美各国极为流行并深受喜爱。它的花有淡淡幽香，欧洲人用它制成香水，倍受女士们青睐。在中世纪的德国南部还有一种风俗，把每年第一束新采的紫罗兰高挂船桅，祝贺春返人间。紫罗兰开出的花，有紫红、淡红、淡黄、白等颜『色』，花期长达3～5个月。在这样长的时间能够欣赏紫罗兰，无疑是一件十分愉悦的事情。因此，不仅浪漫的文人墨客喜欢种养紫罗兰，而且以严谨著称于世的科学家也对它情有独钟。17世纪的罗伯特·波义耳（1627～1691年）就是其中的一位。
波义耳是英国著名的化学家、物理学家，他在1661年完成的《怀疑派化学家》科学著作成为近代化学开始的标志年代，革命导师马克思、恩格斯也誉称是“波义耳把化学确立为科学”。那么，波义耳与酸碱试纸的诞生是怎么一回事呢？
有一次，波义耳在做化学试验，由于紧张，放在实验室内的紫罗兰，被溅上了浓盐酸，爱花的波义耳急忙把冒烟的紫罗兰用水冲洗了一下，然后『插』在花瓶中。过了一段时间，波义耳发现深紫『色』的紫罗兰变成了红『色』的。这让他十分诧异。随后，他饶有兴趣地取来各种酸做试验，结果发现，各种酸类都能使紫罗兰变成红『色』。但是，紫罗兰并不是一年四季都开花的，波义耳想了一个办法，他在紫罗兰开花的季节里收集了大量的紫罗兰花瓣，将花瓣泡出浸『液』来。需要使用的时候，就往被试的溶『液』里滴进一滴紫罗兰浸『液』。于是，波义耳发明了检测物质酸碱『性』的“活的试剂”。
酸和碱本来像水一样，是无『色』透明的，我们的肉眼难以一下子“认”出来，波义耳希望通过“活的试剂”能够快捷地辨别物质的酸碱『性』。于是，波义耳又取来了各种植物进行酸碱试验，发现了大部分花草受酸或碱作用都能改变颜『色』，其中以石蕊地衣中提取的紫『色』浸『液』最明显：它遇酸变成红『色』，遇碱变成蓝『色』。利用这一特点，波义耳用石蕊浸『液』把纸浸透，然后烤干，这就制成了实验中常用的酸碱试纸——石蕊试纸。需要检测物质酸碱『性』的时候，只要将一小块纸片放进被检验的溶『液』里，根据纸的颜『色』变化就能知道这种溶『液』是呈酸『性』还是呈碱『性』的了。波义耳把这种石蕊纸叫做“指示剂”，这就是后来我们常说的“酸碱试纸”。
【小档案】
拿破仑一生与紫罗兰有着不解之缘。他的追随者们把它作为拿破仑派的标志，相信它会为这位受挫的君主重新带来成功和幸福。1815年3月20日，当紫罗兰在法国南方开出第一批花朵时，拿破仑成功地逃出厄尔巴岛，回到他的崇拜者中间。他们迎接他时，不住地高呼：“欢迎您，紫罗兰之父！”此时，人们手里举着紫罗兰，头上『插』着紫罗兰，所有的商店、公用建筑乃至家家户户都用紫罗兰装饰起来了，希望这象征“美与爱”的花能带来好运，让拿破仑重新称霸欧洲。可惜不久，这一年的6月22日拿破仑被迫宣布放弃皇位，后来被押解到圣海伦岛。在去该岛之前的一个星期，拿破仑突然念起约瑟芬的旧情，最后一次到马里美宁城堡为她扫墓，并在墓前种了一丛终年开花的名贵的紫罗兰。在拿破仑死后，人们在他从未离身的金首饰盒里发现了两样东西，其中有一样是两朵枯萎的紫罗兰，这是他与约瑟芬的定情之物。可见，拿破仑对紫罗兰至爱之深，也颇令人动容。
第一百二十三章 水果之王的秘密——西瓜瓤与吸水树脂（）
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“看绿的，吃红的，吐黑的”，说的就是西瓜。在夏天的田野里，一根根绿『色』的藤蔓上系着滚圆滚圆的青皮西瓜，像一颗颗巨大的翡翠，令人眼馋呢。顾名思义，西瓜并非源于中国，它的老家在非洲，原是一种野生的葫芦科植物。早在4000多年前，古埃及人就开始培植，后来渐渐从地中海沿岸传到北欧，而后乘着商船南下来到了中东、印度等地区。大约是四五世纪前后，它由西域传入我国，所以称它为“西瓜”。现在，我国是世界上最大的西瓜产地。它果瓤脆嫩，味甜多汁，含有丰富的矿物盐和多种维生素，是夏季主要的消暑果品，有着“水果之王”的美誉。受西瓜瓤启发，人类发明了一种高吸水树脂材料。想一想，这种发明的机理是什么？有什么作用？
我国在元、明间的《日用本草》、《食疗本草》等古籍中，就已经有了“西瓜”这个名字的记载。当然，追溯它落户中国的历史，应该远在五代，只是那时称它是“寒瓜”。西瓜品种很多，古代就根据皮『色』把它分为青、绿两种，瓜瓤也有红、白等品种之分，种子有黄、红、黑、白『色』等品系，现在西瓜的品种就更多了。
西瓜的果皮、果肉、种子都可食用、『药』用，是一种很受大众欢迎的水果。它的瓜瓤结构非常特殊，含水量远远超过一般的水果。这是我们司空见惯的秘密。可是材料专家毕竟与我们不同，他们在研究西瓜的瓜瓤后，发明了一种仿西瓜瓤的高吸水树脂，又称超高吸水聚合物，或超级吸水剂，是近年来国内外开发的一种新型材料。这种高吸水树脂与传统的吸水『性』材料不同，既不溶于水，也不溶于有机溶剂，而且与水接触后能在很短时间内溶胀，可以在几秒内吸收超过自身重量的几百至几千倍的水分，最后迅速生成凝胶。这种高级吸水树脂保水『性』特别强，可以反复使用，即使在受热、加压等条件下也不易失水，在光、热、酸碱的影响下它的吸水『性』能仍然很稳定。
高吸水树脂是一种高分子材料，作用巨大，应用领域广泛，发展前景广阔：在沙漠干旱地区的农林业中，利用它制成的蓄水材料已经得到广泛应用；在医『药』行业，可以用来制作纸『尿』布、纸巾等吸水产品；在石油化工行业，能够用于油水分离，进而回收废油；在轻工行业，人们用它制作保鲜材料，既吸收食物中有害物质，又能调节环境温度，并发挥对蔬菜、水果的保鲜作用；在『奶』制品生产行业中，人们用它来提高固体含量……
人类的可贵之处就在于不仅要尝西瓜的甘甜美味，而且要根据瓜瓤的特殊构造来发明高级吸水树脂材料。这正是人类与其他动物的最大区别：既能享受生活，又善于开拓创造！
【小档案】
据推测，西瓜还有另一条传入中国的路线，即不一定完全是由西域传入，还有可能是由“*”传入中国的。当年，汉武帝曾派“译长”，募商民，携丝绸，乘海船去西方国家“市明珠、璧流离、奇石、异物”。海船从雷州半岛启航，沿北部湾西岸和越南沿海航行，绕过越南南端金瓯角，再沿暹罗湾，顺马来半岛海岸南下，到达新加坡，又西折，穿越马六甲海峡，到达斯里兰卡……这条海道就是所谓的“*”。在汉代，阿拉伯人已经掌握了印度洋上信风的秘密，能够东西穿航印度洋。这样，斯里兰卡和南洋群岛就成了中国和非洲交通的中转站，非洲的西瓜也就完全能够经过斯里兰卡或南洋群岛再传入中国。广西和江苏等沿海地区汉墓出土的西瓜籽，也可以佐证*这一史实。
第一百二十四章 绿叶＋阳光=食物——光合作用与护肤品（）
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植物依靠什么来成长，或者说，植物吃什么长大？经过科学家的研究发现，植物的食物=绿叶＋阳光。也就是说，植物能够通过绿叶和阳光进行光合作用来制造养料，促进植物的生长发育。“光合作用”这个词源出于希腊，是把“光”和“水”放在一起的意思。现在我们可以这样理解，光合作用就是在阳光下，把二氧化碳和水合起来产生营养物质的过程。那么，植物的光合作用对人类有什么重要启示呢？
古希腊哲学家亚里士多德认为，植物生长所需的物质全来源于土中。1627年，荷兰人梵·埃尔蒙做了盆栽柳树称重实验。这位生物学家在一次实验中把一株重约3千克的柳树栽在一个大的木箱里，土壤重量也是事先称量好的。他只给柳树浇水不施肥。5年后，这棵小柳树增长到75千克，而土壤的重量几乎没有损失，也仅仅少了100克。可见，柳树的体重不是来源于土壤。从而得出植物的重量主要不是来自土壤而是来自水的结论。遗憾的是，他没有认识到空气对植物生长的妙用。
1771年，英国的普里斯特利发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变“坏”了的空气。他做了一个有名的实验，他把一支点燃的蜡烛和一只小白鼠分别放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久就熄灭了，小白鼠很快也死了。接着，他把一盆植物和一支点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里，他发现植物能够长时间地活着，蜡烛也没有熄灭。他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里。他发现植物和小白鼠都能够正常地活着。于是，他得出了结论：植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气。
1779年，荷兰的英恩豪斯证明只有植物的绿『色』部分在光下才能起使空气变“好”的作用，也就是植物能制造“氧”。1804年，法国的索叙尔通过定量研究进一步证实二氧化碳和水是植物生长的原料。1845年，德国的迈尔发现植物把太阳能转化成了化学能。1864年，德国的萨克斯发现光合作用产生淀粉。他做了一个著名的实验：把绿『色』植物叶片放在暗处几个小时，目的是让叶片中的营养物质消耗掉，然后把这个叶片一半曝光，一半遮光。过一段时间后，用典蒸汽处理发现遮光的部分没有发生颜『色』的变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝『色』。这一实验成功的证明绿『色』叶片在光和作用中产生淀粉。
1897年，人类首次在教科书上使用“光合作用”这一名词。
至此，人们终于弄明白，柳树增加的物质主要是碳元素，水是由氢元素和氧元素化合而成的，碳元素是不可能从水里来的，它只能来自空气，因为只有空气中含有大量的二氧化碳。这是一种由人和动物呼出的气体。这样，人类才知道柳树是“吃”了二氧化碳才逐渐成长起来的。
也就是说，阳光照『射』在绿叶上，绿叶可以通过光合作用把太阳能转变成体内的生物能。根据绿叶光合作用原理，科学家结合人体肤质特点，研制出了一种智能型仿生护肤产品。这种护肤化妆品在白天使用，使肌肤不仅不怕阳光照『射』，反而可以把太阳能转化成有效营养成分，促进肌肤细胞再生；在夜里，活『性』聚湿因子可以凝聚空气中的湿气，滋润皮肤，使肌肤不会缺水，水分充足，肌肤就显得嫩滑，闪动着光泽。它具有生物技术、抗衰老和保鲜包装三大特点，代表了21世纪化妆品的发展方向。
虽然人类发现植物的光合作用已有一个多世纪，它的作用原理也大体知晓，但它是一个极复杂的过程，许多关键步骤人类还不能完全『摸』清楚，因此“植物是怎样利用阳光的”仍是20个至今没有解决的最大科学难题之一。不过，人工模拟光合作用一直是科学家们梦寐以求的理想，而且一直在努力：一是希望模拟绿叶利用太阳光把二氧化碳和水转变成碳水化合物，为人类提供人造粮食；二是希望用光合反应分解水、放出氢的道理，能够从阳光中获得能源物质，利用“人造叶片”生产新能源，一旦成功，人类的燃料中将会大部分来自这种“人造叶片”，它也将改变世界能源结构，引发一场动力工业革命。
植物的光合作用，给了我们食物和生命，也给了我们充满希望的发明创造的前景！
【小档案】
在距今20亿至30亿年以前，绿『色』植物在地球上出现并逐渐占有优势以后，地球的大气中才逐渐含有氧，从而使地球上其他进行有氧呼吸的生物得以发生和发展。据测定，每一平方毫米的植物叶子上约有100个气孔，一片白菜叶上约有气孔1000万个。二氧化碳正是被这些气孔“吃”掉的。据计算，地球上的绿『色』植物每天可生产约4亿吨蛋白质、碳水化合物和脂肪，同时向空气中释放出约近5亿吨的氧。
第一百二十五章 人非草木，孰能无情——含羞草与小肠内视镜（）
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在我们的心目中，植物与动物不同，没有眼睛、没有耳朵、没有嘴巴，也没有神经系统，没有肌肉，是不会感知外界的。然而，含羞草属于另一类，它与一般植物不同，一旦轻轻地触及到它那羽『毛』般纤细的叶子，就会含羞地悄悄收拢起叶片，仿佛初涉人世的少女，因纯洁、朴实而忸怩、娇羞……含羞草的“害羞”，令人类着『迷』，科学家受此启发，制造了一种小肠内视镜。想一想，这项发明的奥秘在哪里？
俗话说，“人非草木，孰能无情。”反过来说，草木是没有情感的，它不会有自己的喜怒哀乐。那么，为什么我们用手指轻轻地触靠含羞草的叶片的时候，它会含羞似的立即把细长的叶片合拢起来，而且触动的力量越大，合得越快，整个叶子都会垂下，像有气无力的样子，整个动作在几秒钟内就得以完成。这是为什么呢？是不是在表达一种无奈，或反抗的情感？或者是一种因含羞而逃避的特有方式？
含羞草的叶片在外界刺激下会自动闭合的现象，让生物学家深深着『迷』，经过长期观察、解剖才发现其中的奥秘。原来，含羞草的叶栖基部，有一个薄壁细胞组织叫做“叶褥”，平时里面充满了足够的水分。当叶片受到刺激时，薄壁细胞里的水分，在植物电的指令下，立即向上部与两侧流去。由于叶片的重量增加，就产生了叶片闭合，叶柄耷垂的现象。含羞草植株纤细娇弱，在长期的自然选择中，才形成这种“自卫”本领或特殊的表达方式呢。
受到含羞草闭合运动的启发，日本奥林巴斯公司的科研人员研制出了一种可以伸到小肠里的内视镜。这种内视镜的筒状部分使用了一种与含羞草叶片表面结构相似的弹『性』膜材料，它在肠道『液』体的压力下，会沿着轴向自动伸长或者弯曲，从而使得内视镜的筒状部分与肠道保持统一形状，从而减少检查中肠道的排异感。小肠内视镜除了是一种检查工具之外，还是一种治疗『性』工具，对于小肠正在出血的病患可作为止血工具，对于小肠息肉则可作为息肉切除工具，为治疗小肠疾病带来了极大方便。
【小档案】
据美国学者证实，植物在缺水时会发“牢『骚』”，会“叫喊”如“我渴了”，但那是一种“超声波”——植物运送水分的维管束因缺水而绷断时发出的，苹果树、橡胶树、松树、柏树等在渴时都会发出这类“超声波”。然而，这种声音很低，比两人说悄悄话的声音还要低1万倍。现在，意大利科学家还发明了一种能与植物“对话”的对讲机。当然，这种对讲机目前只能辨别植物发出的“热”、“渴”等几个简单的词汇——这种单词就是植物在不同环境下发出的如超声波一样的特殊信号而已。
第一百二十六章 并非多余的废物——秸秆与夹心板（）
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秸秆对生活在农村的人，或者有农村生活经历的人，都是非常�
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