知否|蜘蛛加速度竟是航天器的26倍 这是要上天啊!

2019-05-26 09:19:39 来源: 知否 网易号 举报
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(原标题:This spider accelerates faster than a rocket)

作者 | 小小

出品 | 网易科技《知否》栏目组(公众号:tech_163)

知否|动物界闪电侠:蜘蛛加速度竟是航天器的26倍图1:这种三角织网蜘蛛在新织成的网中等待猎物出现

对大多数人来说,蜘蛛网都是有点儿粘性的丝质网,构造相当精巧。然而,有一种蜘蛛还可以建造出可以承载更大张力的捕猎工具。它们就是三角织网蜘蛛。

在织成三角形蛛网后,这种蜘蛛会用腹部的蛛丝把自己固定在小树枝上,然后拉动中央的蛛丝,把蛛网拉得越来越紧。它们像弓弦一样在蛛网上积攒势能,而它们的身体就是释放机制,可以把整个系统拉紧,直到发射那一刹那。

知否|动物界闪电侠:蜘蛛加速度竟是航天器的26倍图2:三角织网蜘蛛将网拉紧,锚线在左边,陷阱线在右边

当有猎物撞到蛛网上时,三角织网蜘蛛会松开锚线,松开紧绷的腹部,将蛛网(和自身)向前弹射,并用蛛丝抓住虫子。研究人员丹尼尔·马克苏塔(Daniel Maksuta)说,这“有点儿像网枪”。有时,蜘蛛甚至会“重新加载”和“发射”蛛网数次,以确保它的猎物失去反抗能力。

现在,使用高速摄像机的最新研究显示,这些蛛网可以储存并释放出惊人的势能。事实上,三角织网蜘蛛的抛网可以达到超过每秒770米的加速度,这相当于美国宇航局(NASA)航天飞机最大加速度的26倍。

研究人员认为,这是动物王国中唯一一个已知将外部势能放大化的例子,即利用外部物体来储存并成倍地释放出力量。

在这项新研究中,研究负责人萨拉·韩(Sarah Han)和同事们捕捉了许多野生三角织网蜘蛛,并在室内饲养。这些蜘蛛像在野外一样织网,研究小组记录了它们与猎物“互动”的方式。

研究人员发现,每次蜘蛛拉网时,就像转动曲柄来设定弹射器一样。每次手臂收缩都能产生特定的势能,但是蛛网的弹性允许它储存许多收缩产生的能量,并将它们一次释放出来,这就是能量放大机制。

研究团队还创建了蛛网的软件模型,并对蜘蛛捕猎过程进行了模拟,同时比较蜘蛛利用蛛网放大势能、利用肌肉力量跳跃或像跳蚤那样利用内部能量所产生的效果。模拟显示,张力负载的蛛网所提供的能量增强是蜘蛛能够捕捉到猎物的重要原因。

这种策略对蜘蛛来说非常重要。最新研究显示,不会抛射蛛网的蜘蛛并不能保证在100%情况下捕捉到猎物。但如果蜘蛛正确使用自己的蛛网,它们捕猎的成功率大约有70%。

堪萨斯大学的古蜘蛛学家保罗·塞尔登(Paul Selden)解释道,其他无脊椎动物也会吐丝,比如蛾子的幼虫,但是“其网的分布范围和功能多样性远不及蛛网”。

蛛丝的用途几乎和蜘蛛种类一样多(超过4.5万种),但即使是会抛网的博拉斯蜘蛛、鬼鬼祟祟的活门蜘蛛,甚至是静电驱动的飞行小蜘蛛,三角织网蜘蛛也显得与众不同。

塞尔登说:“我想不出这种捕捉系统在蜘蛛身上还会有什么进化余地,其他物种也不会有类似的捕捉网。”

有趣的是,当三角织网蜘蛛紧紧抓住网的时候,它们的膝盖会弯曲,这对大多数动物来说是非常累的姿态。萨拉·韩很想知道它们是怎么做到的,并找到这个问题的答案。

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乔俊婧 本文来源:知否 责任编辑:乔俊婧_NBJ11279
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