加速比火箭还快的蜘蛛

加速比火箭还快的蜘蛛一只三角网蛛布下崭新的陷阱,等待猎物送上门来。
摄影:STEPHEN DALTON, NATURE PICTURE LIBRARY

撰文:KENRICK VEZINA

  大多数情况下,蛛网就是附有粘性的被动式陷阱。

  但有一种蜘蛛就像是沉着自信的建筑师,将它们的蛛网提升到新的境界,施加了强大的势能。这就是三角网蛛,它们极为分布广泛。

  它们先是织出三角形的蛛网,再用蛛丝把自己锚固在树枝上,让自己处于三角蛛网和树枝之间的位置,同时拉拽三角蛛网的某个顶角,使蛛网绷得越来越紧。

  整个蛛网就像绷紧的弓弦,只不过蜘蛛本身成了释放弓弦的机关。

加速比火箭还快的蜘蛛这是实验中的场景,三角网蛛绷紧自己的蛛网,它的左边是锚固在树枝上的蛛丝,右边是牵引蛛网的蛛丝。
供图:S.I. HAN

  当小虫撞上蛛网时,三角网蛛突然释放锚固端的蛛丝,把自己和蛛网弹射出去,瞬间包裹住猎物。
 
  俄亥俄州阿克伦大学的博士生Daniel Maksuta是该报道的作者之一,他把三角网蛛捕食的技巧比喻为“网枪”。据他介绍,有时为了保证猎物彻底放弃反抗,三角网蛛会反复重启“网枪发射”的过程。

  这次研究借助高速摄像机对“网枪发射”过程进行了纪录,直观地揭露了蛛网存储的势能。经计算发现,三角网蛛的蛛网发射时的加速度超过了770米/秒2,相当于NASA航天飞机最大加速度的26倍。
 
  报道还认为,这是蜘蛛王国里已知唯一利用外部世界扩大能量的案例,也就是借助自身之外的物体来积累能量,并于某一时刻全部释放。

急速蜘蛛

  同样来自俄亥俄州阿克伦大学的博士生Sarah Han是这项研究的负责人,他和同事们从野外捕捉到三角网蛛,并饲养于室内。

  这些蜘蛛只在野外环境下织网,研究团队必须悉心纪录每一个细节,尤其是蜘蛛捕猎的过程。

  视频中,每当蜘蛛拉紧蛛网,都不免让人想到绷紧弓弦的弓弩。显然,弹性极好的蛛网远比一根蛛丝或者一只腿能积攒更多的能量。

  研究团队还建立了蛛网的数学模型,以模拟三角网蛛给蛛网积攒势能的过程,并与单纯利用内部能量跳跃的动物进行比较,例如跳蚤。

  数学模型印证,紧绷蛛网所提供的能量正是三角网蛛捕捉猎物的关键。

  5月13日,这篇研究报道发表在《美国国家科学院学报》上,试验还发现,三角网蛛这套捕食技巧的成功率高达70%。

蛛丝之谜

  据堪萨斯大学的古蜘蛛学家Paul Selden介绍,包括蛾子幼虫在内的无脊椎动物所制造的丝在功能性和普遍性上都远不及蜘蛛所为。

  共计4.5万多种蜘蛛中,大多数都会结网,有些种类身怀绝技,例如链球蛛将蛛丝制成流星锤状,活板门蜘蛛(学名螲蟷)挖洞后守株待兔,甚至还有利用磁场飞行的小蜘蛛。相比之下,本文所述的三角网蛛在技巧方面丝毫不落下风。

  Selden解释道:“我实在想不出三角网蛛的这套捕猎系统会如何进化,因为除此之外的物种里没有一个能让我借鉴。”

  当然,还有几个有趣的问题尚待破解。例如,三角网蛛在绷紧蛛网时,膝盖一直呈弯曲状态,它们不会疲劳吗?换作其他大多数动物,早就吃不消了。Han计划,下一步的研究重点就是诸如此类的谜团。

(译者:清泉石上流)
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