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2023-02-17 09:40李忠东
文/李忠东 蜘蛛织网行为技术含量高 巧妙听到声音人类和大多数其他脊椎动物依靠耳膜将声波压力转化为大脑可以理解的信号，一旦大脑处理了这些信号，就能知道是什么声音、来自哪里、有多响。 我们的耳膜是外耳道深端的膜状物，声波经过耳廓进入外耳道，然后振动鼓膜，鼓膜振动就会导致附着在鼓膜上的听骨链发生振动，然后传导到内耳。没有耳膜，世界将是一片寂静。昆虫和蜘蛛这样的动物就没有这样的听觉工具，那么它们是如何听到声音的呢? 多年来的研究已经证明，蜘蛛靠它们的腿毛来“听”空气振动，因为这些毛对附近的声音振动很敏感。不过，来自美国纽约州立大学宾汉姆顿分校的一项新研究首次证实，蜘蛛通过编织很大的网，“打造”出一种对声音敏感、表面积比蜘蛛本身大1 万倍的声学“天线”，将其作为扩展的听觉阵列来捕捉声音。编织蛛网的丝非常细腻且敏感，能够检测到振动甚至构成声波的空气粒子的运动。蜘蛛通过位于腿尖用来抓住蛛网的跗爪上的感觉器官，来检测微小的振动和运动，提前接收到猎物或掠食者到来的信息。 研究团队以学校创新技术综合大楼下的消声室为基地，从校园内的窗户上收集了一些圆网蛛，让它们在一个矩形框架内织网，以便根据研究需要把蛛网放在这个完全隔音的房间里的任何地方。圆网蛛是最常见的一种蜘蛛，通常在傍晚时分在檐前、墙角等处张网，蛛网呈大型车轮状。它们个体较大，呈暗褐色，其中雌蛛长约3 厘米。它们的腹部很大，末端有三对纺绩器，与体内的丝腺相通。丝腺分泌的液汁经纺绩器遇空气凝结成蛛丝，用来织网、筑巢和猎食等。 圆网蛛用敏感的细丝编织成的网 蜘蛛通过置身于振动的蛛网感知或者说“听到”声音 研究人员首先利用3 米外不同声级的纯音来观察圆网蛛是否有反应，发现它们竟然能对68 分贝(相当于正常交流的声音)的声级有所反应。对于更响亮的声音，则表现出更多类型的行为。然后，研究人员尝试从不同角度播放声音，看圆网蛛是否能找出声音的来源、行为是否有所不同。结果发现，它们不仅能对声源进行定位，而且还可以判断声音传入的方向，准确度达到100%。 为了证实在超宽频率范围内的蛛网移动，研究团队使用激光测振仪对蛛网上的1000 多个位置进行了检测。他们将一个迷你扬声器置于距离圆网蛛所在的网中心5 厘米处，靠近但不接触蛛网，这样声波能通过空气和网传播给圆网蛛。虽然迷你扬声器发出的声波在空气中传播时会明显减弱，到达蛛网前几乎完全消失，但能继续作为振动波在蛛网上传播。12 只圆网蛛中有4 只对极弱的信号作出了反应，这意味着它们可以感受到蛛网本身的振动。分析表明，精致的蛛网能迅速捕捉到附近空气颗粒由于声波的作用产生的振动，而圆网蛛通过置身于振动的蛛网，可以感知或者说“听到”声音。 据观察，圆网蛛在感知声音时，要么蹲下，要么在网上伸展。虽然这种行为在过去也曾被注意到，但没有得到详细的解释，而这次研究人员将蛛网与圆网蛛的“听觉”感知联系了起来。他们表示，这很可能是圆网蛛通过蹲下或伸展的动作主动改变蛛丝的张力，对丝网进行“定制”，以便能听到不同类型的声音，类似我们旋转汽车收音机旋钮以找到最喜欢的电台。接下来，研究团队还想测试其他类型的织网蜘蛛是否也使用它们的蛛网来“外包”听觉。 娴熟编织蛛网蜘蛛的织网行为非常复杂，通常会先找到立足点，引出许多根长度足以到达对面的长丝，这些丝顺风飘时，蜘蛛会不停地用脚去踩触丝的固着点。如果其中一根被风吹到远处而粘住，拉不动了，就说明已经固定在对面，“天索”架成了。蜘蛛会将其视为房子的栋梁，在这条蛛网支撑线上来回穿梭，再粘几条丝，把它弄成一条“粗缆索”，接着又在它的下方平行地架设第二条“粗缆索”。它们灵巧地爬来爬去，盘旋着将丝从外圈织到内圈，圈与圈之间的距离相等。通常不到半小时，一张网便织成了。在有风的日子里，受风的影响，可能就要多花一两倍的时间。即使人类现在用计算机建模，也得写下好多条程序才能粗糙地复现一个蜘蛛织网的过程。 蜘蛛的腹部一般有6 个纺绩器，位于肛门附近。每个纺绩器都有一个圆锥形的突起，上面有许多开口的导管与丝腺相连。丝腺能分泌出一种聚合骨蛋白。它在体内为液体，排出体外遇到空气中的氧便立即硬化为具有韧性的丝。一根完整的蛛丝是多个丝腺的共同产物，它由不同丝腺分泌出的许多根更细的丝混合纺成。 用高倍电子显微镜扫描，可以看到一条蛛丝是由两根不同的细丝交织在一起的。其中呈直线状的那根蛛丝没有黏性，只能拉长20%；呈螺旋状的另一根蛛丝黏性很强，能够拉长4 倍。由两根细丝共同组成的蛛丝周围覆盖着一层胶质状的微滴，每个微滴其实是一个丝团。昆虫不小心碰到微滴便会被粘住，越挣扎蛛丝拉得越长捆得越牢，无论怎样腾挪也无济于事。蜘蛛之所以不会被自己的网粘住，在于会分泌一种油脂作为身体的润滑剂。另外，它们在网中心蛰伏的地方和经常来来往往爬行的那几根蛛丝是不具黏性的。 蜘蛛的腿犹如灵巧的手指，不断地从纺绩器里将丝拉出来，再梳理、揉搓成线，动作非常熟练。最细的蛛丝只有头发直径的千分之一，一根能环绕地球一周的蛛丝只有168 克重。不过千万不要小看了它的强度，绝非如人们想象的那样不堪一击。一根细细的蛛丝可以承受同样直径钢丝5 倍的拉力，而且伸长2 倍以上才会断裂。如果用蛛丝制成厚度相当于铅笔粗细的甲板，可以承载喷气式飞机的起飞。若说蛛丝是世界上最坚韧的东西之一，绝非夸大其词。 （临用）蜘蛛网大小不一，最大的周长达到数米，较小的比邮票还小。不同种类、不同年龄的蜘蛛织出的网形状也不尽相同，世界上无法找到两张一模一样的蛛网。圆网蛛的网如同挂在屋檐下的车轮，棚蛛的网酷似搭在树间的帐篷，球腹蛛的网像一个精巧的小笼子，水蛛的网宛如沉在水下的铃铛，草蛛的网呈吊床形状。有的蜘蛛还能织套索状的网，有的会联手织出一大片密网，铺设在草秆上。特别值得一提的是球蜘蛛，其编织的网为螺旋形。许多蜘蛛都是在旧网被损坏之后才去编织新网，不过球蜘蛛却能每晚织一张新网，同时把旧网吃掉，让蛋白质循环。 云南西双版纳的一些蜘蛛织成的网呈管状，会散发出类似某些种类雌蛾的性激素气味。当雄蛾循着气味兴致勃勃地前来求爱时，等待它的是蜘蛛抛出的一条顶端有一颗黏性液珠的蛛丝索。更为奇特的是，有一种渔翁蜘蛛干脆把末端缠着一团黏液的蛛丝“流星锤”在空中甩来甩去，看上去犹如一只随风飘荡的小昆虫，被吸引的虻虫往往会把它当成自己的猎物。 具备学习能力蜘蛛正等待猎物自投罗网 从本能上讲，每一种蜘蛛都能织出一张形状、尺寸与其体形和猎物大小相适应的理想蛛网，但在不同环境下，它们会为了适应有限的空间或绕过障碍物，因地制宜地进行裁剪，这表明蜘蛛在建网之前会进行某种规划。研究人员发现，它们为了探测一个潜在的建网点，会将蛛丝当作铅垂线。它们首先在2 个物体的表面拉起一条水平线，然后在这条线沿途的各个点上下移动，以估计空间的大小、用丝量以及织造的时间，这一切涉及前瞻和规划能力。以圆网蛛为例，它们能根据腺体中剩余的丝质储备来改变蛛网的大小和结构，以确保不中途耗尽。此外，圆网蛛对天气极为敏感，为避免在寒冷中暴露太久，在低温下编织的网更简单，圈与圈之间距离更大。有些漏斗蜘蛛还会在网上面缠绕许多不规则的细丝，这样不仅可以拦截低空飞行的昆虫，还可以使网的结构更加牢固。 蜘蛛甚至能记住蛛网中的哪一部分捕捉到了更多的猎物，并会在日后编织新网时调整这部分蛛丝的张力。蛛丝绷得越紧，昆虫挣扎时传递过来的振动波就越强烈，它们作出的反应就越迅速。蜘蛛还能根据本地发现的猎物大小，改变蛛网的大小。如果猎物触网后逃脱了，那么它们会从中吸取教训，布下更黏的蛛丝，以确保未来不再发生此类事情。 为了证实蜘蛛是否具备学习能力，如了解周围环境中什么位置更适合结网以及调整在这种环境中蛛网的形态，研究人员特意破坏了蛛网的一部分，让圆形网变成了垂挂网。参与实验的蜘蛛看到这些变形的蛛网仍然能捕获到猎物后，便会在下次织网时尝试编织垂挂网，并且很快地熟悉这张新网的拓扑结构。 蜘蛛可以通过蛛网拓展自己的触觉，依靠感受蛛网振动来区分和识别振动的来源是风吹、树叶掉落还是其他生物触碰。因为拉紧的蛛网会对振动更加敏感，有助于将更重要的振动信息过滤进入脑中，它们会不定时地拉紧和放松不同网丝。只要抓住过一次猎物，蜘蛛就能记住其大小、种类、与振动模式的关系和网住它的位置等，并调整网的大小和疏密。 南美洲热带雨林中的红蜘蛛的体形只有蚂蚁大小，成千上万只生活在一起，合作织网狩猎，共同分享食物。它们把蛛网编织在树上，一部分从上往下织，另一部分从下往上织，几天的工夫便能完成。当地居民喜欢用这种色彩和图案都很美丽的大网做窗帘。有趣的是，大网上总会存在许多漏洞，原来是红蜘蛛用蛛网捕鸟留下的。有些力量很大的鸟儿撞网后会挣脱蛛网逃脱，再次经过时会产生警觉，倍加小心。按理说，蛛网存在漏洞应该迅速填补，可聪明的红蜘蛛却没有这样做。它们在距离这个蛛网后大约1 米远的地方，在树叶的掩盖下再编织一张网。可怜的鸟儿钻过了第一张蛛网的洞，却没有想到还有第二张隐藏着的蛛网在等待着它们。一旦鸟儿被另一张网粘住，红蜘蛛便会蜂拥而上向它的体内注入毒液。 气象学家根据蜘蛛织网的地点、图案和蛛丝的变化，可以推测未来当地的晴雨、气压和风向。很多蜘蛛每天都要将蛛网回收，然后选在最干燥、最寒冷的黎明前重新织网。如果空气湿度太大，那么敏感的蜘蛛就会停止织网，以免浪费精力。蜘蛛的这一习惯，居然帮助拿破仑打赢了一场战争。1794 年的深秋，拿破仑正大举进攻荷兰的乌德勒支要塞。据险而守的荷兰人打开了所有河流的水闸，法军被滚滚洪水阻挡而无法进攻。无可奈何的拿破仑正准备撤退，却意外接到了“蜘蛛在大量吐丝结网”的报告。他知道，这预示着干冷天气即将到来。于是他下令部队就地待命。不久后，寒潮果然来袭，河流冰封，法军踏冰前进，一举攻陷了荷兰。 在医学家眼里，蛛网还是研究的好帮手。他们发现，蛛网的图案会受到兴奋剂等药物的影响。例如，吃了一点咖啡因的蜘蛛，织网时会变得特别兴奋，蛛丝排列得十分宽松，弯弯曲曲，参差不齐。再如，吃了一点氨基丙苯后，蜘蛛织出的网会残缺不全。如果蜘蛛吃了一点大麻碱，那么它所织的蛛网外围总会缺少一圈。因此，在对某一种微量物质的成分进行鉴定时，不妨请蜘蛛来帮忙。 交配后，雄性圆网蛛(红棕色)会实施紧急弹射，以免成为雌性(深棕色)的午餐 红蜘蛛 |
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