研究发现,三角织蛛(Triangle weaver spiders)透过蛛网蓄积惊人的能量,这在动物界可是独门技术。对大部分人来说,蜘蛛网就是一张黏黏的丝网,再怎么精心打造,也是被动的。
然而,有一种蛛形纲动物却把自己的网推进到另一个层次,它们运用中古世纪工程师的沉着冷静,打造出能蓄积张力的工具。 这就是在美国及全世界许多地方都找得到的三角织蛛(Hyptiotes cavatus)
织好一张三角形的网以后,它们会从腹部吐出的蛛丝、把自己固定在小树枝上,再用力拉住蛛网的中央锚线、把整个结构拉得很紧很紧。
这样的做法就像十字弓的弓弦那样,可以在蛛网中蓄积位能(potential energy),不过蜘蛛版本的释放机制就是蜘蛛自己的身体,它们能让整个结构维持紧绷,直到发射。
若有昆虫撞上蜘蛛网,蜘蛛就会放开锚线,释放原本抓在腹部的松弛蛛丝,把蜘蛛网(和蜘蛛自己)向前弹射,抓住蜘蛛网里的虫。
这种效果「有点像网枪,」丹尼尔.马苏塔(Daniel Maksuta)说,他是俄亥俄州艾克朗大学的博士生,也是这篇蜘蛛新研究的共同作者。 他说,有时候蜘蛛甚至会重新「上膛」、「发射」蜘蛛网数次,以确保猎物动弹不得。
现在,有一项新进行研究运用高速摄影机,证实了这种蜘蛛网其实能储存并释放出惊人的能量。
事实上,Hyptiotes cavatus的网投射出去的加速度超过770米/秒平方(m / s2),这相当于美国航天总署航天飞机最大加速度的26倍。
作者指出,这是动物界已知唯一能「外部功率放大」的例子,也就是利用外界物体储存能量、使之倍增,然后一次全部释放出去。
超速蜘蛛
为了做这项新研究,研究领导者俄亥俄州艾可朗大学的博士生莎拉.韩(Sarah Han)与同事捉了野生的Hyptiotes cavatus后饲养在室内。
蜘蛛一样会织网,就像在野外那样,然后团队再录下蜘蛛和猎物的互动。影片显示,每次蜘蛛拉扯自己的网时,就像是在转动曲柄、上紧弹射器。 蜘蛛每次用附肢拉扯所产生的力量有限,但蜘蛛网的弹性让蛛网能储存多次拉扯所产生的力量,然后一次全部释放出来,这就是功率放大(power amplification)。
团队也用软件做出了蜘蛛网的模型,跑过几次模拟,比较以下三种状况所释放的能量:使用体外工具(蛛网)功率放大;使用体内功率放大(像是跳蚤的跳跃),完全不使用功率放大,单纯靠肌肉力量跳跃。
根据他们的模型,由拉紧的蜘蛛网提供的增强能量,就是蜘蛛抓住猎物的秘密。
这种策略对蜘蛛来说也是成功的,根据5月13日发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)的研究,在实验室的观察中,若不释放蜘蛛网,则蜘蛛每一次都抓不到猎物。 但如果蜘蛛能妥善运用蜘蛛网,成功率大概可达到70%。
热门跟贴