Sophie Wu

Beauty always leads us to truth.

0%

蜘蛛艺术家

昨天早上走在马路上发现一张巨大的蜘蛛网,这张网结在比较高的位置,需要仰头仔细看才能发现,两边分别是高高的路灯杆子和一棵小树,灯杆和树之间的间距约有2m,网面两端伸出的丝线就分别粘附在灯杆和树梢上,除了网面较大以外,两端用于受力和固定的丝线在附着物(如灯杆)上的处理具有非常好的加固效果。

由于网面可视度比较低(几乎透明),基本拍不出来,所以手搓了个示意图。有几个问题从心里冒出来:这张网的作者(某只蜘蛛)如何做到下面这些事?

1)如何选址,为什么把网结在路灯下面?

2)如何跨越灯杆和小树之间的2m高空距离,找到网的两个附着地或着力点?

3)为何能想到通过构造多个三角形来给着力的丝线进行加固?这是先天就会的还是后天学习的?

蜘蛛艺术家

回来检索了下,蜘蛛结网的过程分成如下几个步骤


①选择位置:蜘蛛首先会选择一个适合结网的位置,通常是在两根树枝或其他固定物体之间。这个位置需要能够支撑网的结构。

②放出第一根丝线:蜘蛛会利用气流,将一根粘性的丝线放出,让它飘到另一侧的固定物上。这一过程依赖于风力的帮助,使得丝线能够顺利到达目标位置。

③固定和加固:一旦第一根丝线固定好,蜘蛛会沿着这根丝线爬行,并放出新的丝线来加固它。接下来,蜘蛛会放出一根稍长的丝线,形成一个“Y”字形的结构,以增强网的稳定性。

④构建网的框架:在完成“Y”字形结构后,蜘蛛会继续放出更多的丝线,形成网的基本框架。这些丝线会辐射状地延伸,构成网的支架。

⑤编织网的细节:最后,蜘蛛会在框架上编织螺旋状的丝线,形成网的主要捕猎部分。这些丝线具有高度的粘性,可以有效捕捉到飞虫等猎物。


总体而言,答案如下:

1)选址方面,需要考虑是否富集猎物(路灯下晚上易招蚊虫),是否能架网(需要有支撑物,如路灯和小树)

2)跨越支撑物之间的距离方面,利用气流带走丝线,当丝线粘附在对侧之后,蜘蛛能感知到受力情况,然后沿着丝线爬到丝线中间,继续搭建网的骨架

3)加固方面,从上面图片就可以看出来,是非常智能的行为和设计,为了避免受力的丝线被扯断,周边加了很多分力的辅助线,而且都构成了三角结构,这样的结构设计在几何上最稳固。这不禁让人好奇,蜘蛛为什么会这个?

也是检索了下,发现中科院动物所近年的一个研究,里面发现蜘蛛神经系统中的类蘑菇体神经元演化可能是蜘蛛结网的关键驱动因素,结网蜘蛛可能保留了在脊椎动物中广泛存在、但在昆虫等无脊椎动物中丢失的去加肾上腺素系统。