事实如此浪漫

食物振动蜘蛛完全是蜘蛛网的高手

一条蜘蛛丝在塑料子弹的冲击下会变形,子弹的速度约为每秒400米,即每小时900英里。 OxfordSilkGroup

F电子战材料就像蜘蛛丝一样迷人。它比钢更坚固,柔韧而不易碎,轻得可以在微风中漂浮。蜘蛛网中的振动告诉它们,当美味的东西误入它们的家中时,它们的视力并没有获奖。但蜘蛛丝的特性如何影响蜘蛛从网上收集信息的能力,还没有像你想象的那样深入探讨。最近,一组对这种不寻常材料的演化以及如何制作人造材料感兴趣的研究人员在实验室里研究了振动如何通过蜘蛛丝传播。他们发现蜘蛛丝比任何其他已知材料传播的振动范围都大,蜘蛛可能会利用不同的振动来推断它们的网中其他地方发生了什么。

蚕丝作为电线和食物网的双重角色提出了一个潜在的进化问题:对一个目的有利的东西可能对另一个目的不利。例如,一根振动恰到好处以发送信息的蛛丝,在被昆虫炮轰时可能会撕裂,而更坚硬的蛛丝在从网络其他地方收集信息时可能会更糟糕。为了弄清这种进化平衡行为是如何发生的,研究人员让蜘蛛排出单丝,拉紧它们,然后用声波甚至塑料子弹轰炸它们。

研究人员使用激光振动计和高速摄像机观察波的传播,发现蜘蛛丝对横波(像吉他弦一样左右移动的波)和纵波(沿着一根线的长度移动的波)的反应方式有很大的不同。横波可以由各种扰动引起,包括风和蛛网张力的变化,这表明它们可能有助于蜘蛛评估蛛网是否已被破坏。相比之下,纵波对环境条件(包括蛛网的状态)不太敏感,因此更适合探测被捕获的猎物。研究人员猜测,蜘蛛在拔丝时,可以从由此产生的纵波中分辨出它的食物在哪里。(以下是他们拍摄的视频,一只蜘蛛“几乎立即”发现了被抓住的猎物的位置,并迅速跑过去用丝把它包裹起来。)


他们的发现还表明,蜘蛛丝中的纵波比记录中的任何其他材料都具有更大的速度范围,这意味着纵波可以传输的信息种类具有很大的灵活性。这一范围使得振动可以精确地调节:蜘蛛通过旋转的方式确定线的性质,然后将线拉到它们想要的任何拉紧程度。当蜘蛛丝一夜之间变湿时,它就会收缩,提供了一种每天重置的按钮,让蜘蛛第二天重新拉伸到它们喜欢的程度。“因此,蜘蛛可以选择丝绸的拉伸程度,”研究人员写道,“允许它们根据需要在机械性能和信号性能之间形成平衡。”

对于那些对制造具有蜘蛛丝功能多样性的人造材料感兴趣的研究人员来说,这是一个很好的洞察,让他们明白了一个很难遵循的步骤。对我们其他人来说,这是对一种生活方式的一瞥,在这种生活方式中,一个人的房子也是一种信息技术,一个真正的天线,发出嗡嗡的信号。


Veronique Greenwood曾是《华尔街日报》的撰稿人发现杂志。她的作品已出版科学美国人,科普,以及时间,大西洋《纽约客》. 在推特上关注她在这里.

参加讨论