科普事业需要传承，需要发展，更需要开拓、创新！当今世界的科学技术在飞速发展、日新月异，人们的生活习惯和工作节奏也随着科学技术的进步在迅速变化。新的形势要求科普创作跟上时代的脚步，不断更新、创新。“中国科普大奖图书典藏书系”承载着新中国成立60多年来科普创作的历史——历史是辉煌的，今天是美好的！未来是更加辉煌、更加美好的。书系囊括新中国成立以来，著名科学、科幻作家经典获奖作品。

这本由王书荣创作的《自然的启示》是其中一册，为读者揭开仿生学的奥秘。

这本由王书荣创作的《自然的启示》是“中国科普大奖图书典藏书系”系列之一，讲述了人类在征服大自然的过程中，逐渐接触自然，认识生物，进而利用和改造生物，并受到生物启发而创造出一系列工具的方方面面，为读者揭开仿生学的奥秘。

第一章 生物的时钟和罗盘

 生物钟

 生物钟和人

 天文罗盘

 偏光罗盘

 地磁罗盘

 苍蝇的振动陀螺仪

 蜜蜂的偏光导航仪

第二章 模仿眼睛的仪器

 人造眼

 蛙的千里眼

 鲎眼电视机

 鸽眼雷达

 电光鹰眼

 虫眼速度计

 鱼的瞄准仪

 蛇的热定位器

第三章 检测气味的电子鼻

 气味“语言”

 嗅觉之谜

 电子鼻

 苍蝇和航天

 电子警犬

第四章 生物定位和通信

 活雷达——蝙蝠

 夜蛾的反雷达战术

 海豚的声呐

 水母的顺风耳

 生物地震预报仪

 蚊式测向仪

 生物通信

 水下电波

 表面水波

第五章 生物化工

 蜘蛛和人造丝

 特种黏合剂

 鳄鱼淡化器

 细胞化工厂

 模拟酶

 两个酶模型

 生物膜技术

 遗传工程

第六章 自然设计师

 鲸形船

 海豚雷

 鱼式振荡泵

 无轮汽车

 新奇的坦克

 恐龙钻头

 生物和飞机

 生物和建筑

 植物的数学

第七章 新的能源

 模仿肌肉的机器

 生物光源

 绿色的工厂

 微型动力站

 电鱼和伏打电池

 生物电池

 人体热电视机

第八章 神经和计算机

 神经元和神经系统

 人造神经元和神经网络

 大脑和计算机

 识别机

第九章 人和机器

 “机器人”

 听话的机器

 生物电控制

 人工视觉

 生物一电子系统

但是，怎样区分是生物钟的作用，还是生物对自然界某些因素周期性变化的简单反应呢？为了回答这个问题，我们可以把生物从自然环境中取出来，将它放在实验室里，把假定它敏感的那些因素维持在恒定的水平上。如果生物在恒定条件下依然故我，则说明生物体具有某种保持这种节律的体内机构。

例如，有人把黄棕色硅藻从大海之滨，迁移到没有昼夜交替和潮汐更迭的环境之中。结果，令人惊奇的是硅藻仍然和生活在海滩上一样，周期性地上升和下潜，其时间之准确简直可以代替潮汐时间表！砂蚤是栖居于海滨的另一种生物，每当涨潮高峰时，它们从沙滩里钻出来，在波涛翻滚的大海中游泳觅食，落潮时就钻人沙滩，静候着下次高潮的到来。如果将它们养在海水罐中，并维持在恒定的条件下，人们发现在涨潮的高峰时间，它们依然在水中游泳，而其余时间则安静地在罐底休息。

又如，在自然条件下，许多植物都有“睡眠”和“觉醒”的周期交替现象。如豆、豌豆和三叶草的叶子夜间垂下，白天竖起。如果把这些植株置于黑暗之中，人们并没发现它们的行为有丝毫改变，叶子依然周期性地垂下和竖起，好像植物继续在受昼夜交替的影响。

生活在恒定条件下的生物，它们的活动也会发生变化。有一种哺乳动物叫鼯鼠，白天躲在树洞里休息，而于黄昏时分钻出洞穴，通宵达旦地沿树干奔来跑去，由这棵树跳到那棵树以觅食(图3)。鼯鼠的活动大约开始于日落后半小时，或精确些说，当光照度降低到一定程度，它便开始活动。这种循环每24小时周而复始。现在我们把几只鼯鼠放在旋转铁丝笼中，只要动物一开始活动，笼子就旋转起来，这样将便于我们观察，然后把它们置于完全黑暗中。根据观察，受试动物的活动周期逐渐发生变化，变成23小时至稍大于24小时之间。这种偏离24小时周期的节律，叫做近似昼夜节律。持最短周期(23小时)的动物，每天比前一天提前1小时开始奔跑。这样，大约经过3个星期，生活在恒定条件下的鼯鼠的活动，就比自由生活在森林中的鼯鼠推迟一昼夜。有趣的是，重获自由的鼯鼠很快又恢复正常的24小时循环。“外因通过内因而起作用”。在自然条件下，在外界因素(例如光照度)变化的影响下，近似昼夜节律与严格的24小时循环是同步的。对于鼯鼠，这种同步因素是黄昏，即从光亮到黑暗的过渡时期。

显然，如果改变同步因素的作用时间，便可调快或调慢生物钟。我们可以做一个实验。蟑螂的活动周期与黑暗的到来是一致的，但它最活跃的时间是傍晚。假使在实验条件下，人为地颠倒白天和黑夜的顺序，便可轻而易举地调拨蟑螂的生物钟。现在，我们把盛放蟑螂的笼子放人暗室，用“电子眼”来记录它的活动。夜间用电灯照亮暗室，每天早晨9点钟熄灯。这样，对暗室中的蟑螂来说，白天变黑夜，黑夜变白天(图4)。大约经过一个星期，昆虫便改变了原来的活动顺序——在人造黑夜时呈现活动，尽管实际上这时实验室外面仍是白天。这时，蟑螂的生物钟被调拨了。

目前，人们已从充塞雨滴的微生物到高等植物和人类这些形形色色的生物中，找到了这种无声无息的生物钟。现已发现，许多生物学现象，不用生物钟这个概念，就不能得到合理的解释。可以说，生物钟已成为有机体的一个特征。P3-5

我热烈祝贺“中国科普大奖图书典藏书系”的出版！“空谈误国，实干兴邦。”习近平同志在参观《复兴之路》展览时讲得多么深刻！本书系的出版，正是科普工作实干的具体体现。

科普工作是一项功在当代、利在千秋的重要事业。1953年，毛泽东同志视察中国科学院紫金山天文台时说：“我们要多向群众介绍科学知识。”1988年，邓小平同志提出“科学技术是第一生产力”，而科学技术研究和科学技术普及是科学技术发展的双翼。1995年，江泽民同志提出在全国实施科教兴国的战略，而科普工作是科教兴国战略的一个重要组成部分。2003年，胡锦涛同志提出的科学发展观则既是科普工作的指导方针，又是科普工作的重要宣传内容：不是科学的发展，实质上就谈不上真正的可持续发展。

科普创作肩负着传播知识、激发兴趣、启迪智慧的重要责任。“科学求真，人文求善”，同时求美，优秀的科普作品不仅能带给人们真、善、美的阅读体验，还能引人深思，激发人们的求知欲、好奇心与创造力，从而提高个人乃至全民的科学文化素质。国民素质是第一国力。教育的宗旨，科普的目的，就是为了提高国民素质。只有全民的综合素质提高了，中国才有可能屹立于世界民族之林，才有可能实现习近平同志最近提出的中华民族的伟大复兴这个中国梦！

新中国成立以来，我国的科普事业经历了1949一1965年的创立与发展阶段；1966～1976年的中断与恢复阶段：1977—1990年的恢复与发展阶段；1990一1999年的繁荣与进步阶段；2000年至今的创新发展阶段。60多年过去了，我国的科技水平已达到“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”的地步，而伴随着我国社会主义事业日新月异的发展，我国的科普工作也早已是一派蒸蒸日上、欣欣向荣的景象，结出了累累硕果。同时，展望明天，科普工作如同科技工作，任务更加伟大、艰巨，前景更加辉煌、喜人。

“中国科普大奖图书典藏书系”正是在这60多年间，我国高水平原创科普作品的一次集中展示，书系中一部部不同时期、不同作者、不同题材、不同风格的优秀科普作品生动地反映出新中国成立以来中国科普创作走过的光辉历程。为了保证书系的高品位和高质量，编委会制定了严格的选编标准和原则：一、获得图书大奖的科普作品、科学文艺作品(包括科幻小说、科学小品、科学童话、科学诗歌、科学传记等)；二、曾经产生很大影响、入选中小学教材的科普作家的作品；三、弘扬科学精神、普及科学知识、传播科学方法，时代精神与人文精神俱佳的优秀科普作品；四、每个作家只选编一部代表作。

在长长的书名和作者名单中，我看到了许多耳熟能详的名字，备感亲切。作者中有许多我国科技界、文化界、教育界的老前辈，其中有些已经过世；也有许多一直为科普事业辛勤耕耘的我的同事或同行；更有许多近年来在科普作品创作中取得突出成绩的后起之秀。在此，向他们致以崇高的敬意！

科普事业需要传承，需要发展，更需要开拓、创新！当今世界的科学技术在飞速发展、日新月异，人们的生活习惯和工作节奏也随着科学技术的进步在迅速变化。新的形势要求科普创作跟上时代的脚步，不断更新、创新。这就需要有更多的有志之士加入到科普创作的队伍中来，只有新的科普创作者不断涌现，新的优秀科普作品层出不穷，我国的科普事业才能继往开来，不断焕发出新的生命力，不断为推动科技发展、为提高国民素质做出更好、更多、更新的贡献。

“中国科普大奖图书典藏书系”承载着新中国成立60多年来科普创作的历史——历史是辉煌的，今天是美好的！未来是更加辉煌、更加美好的。我深信，我国社会各界有志之士一定会共同努力，把我国的科普事业推向新的高度，为全面建成小康社会和实现中华民族的伟大复兴做出我们应有的贡献！“会当凌绝顶，一览众山小”！

中国科学院院士

华中科技大学教授

杨叔子

二○一二年九月二十八日

科普杜宇的权威读本，科普出版的文化长城。

——叶永烈