虽然没有翅膀 但蜘蛛能靠地球电场“飞航”

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2018年07月11日 18:17 | 快科技 消渴

有一只像长着八条腿的宇航员一样的蜘蛛正漂浮在半空中,寻找着陆点。

我们已知的是蜘蛛会站在某个凸起的地理位置上,用蛛丝做出一个小降落伞,然后乘微风而去。这个技能叫作飞航(ballooning)。

蜘蛛飞航到更远的地方,躲避捕食者的猎杀。

飞航看起来似乎是个非常有效的远距离迁徙的方式,但问题是根据空气动力学的规律而言,蜘蛛理应无法仅通过蛛丝和微风就实现这么大规模的距离跨越,但令人惊讶的是,甚至有的蜘蛛还是在海平面上16000英尺的地方被发现的。

准备起飞:一只小蜘蛛踮起脚尖放出了一段蛛丝。图:MICHAEL HUTCHINSON

有一项新研究称,蜘蛛可能从电场那儿也获得了助力。

电场是电荷及变化的磁场周围的空间里存在的一种特殊物质,只要有电荷就存在电场。

从本质上来说,地球的大气层就是个巨大的电路,蜘蛛能够飞航可能就是因为它们的身体里内置了某种能够探测电场的设备。

最终来自布里斯托尔大学的研究人员Erica Morley和Daniel Robert就发现,即使将蜘蛛关在一个没有任何微风、但电场可控的盒子里时,它们照样能飞起来。

物理学家Peter Gorham表示:“这一发现令人惊叹。我原先虽然已知电场在蜘蛛的飞航中起着关键作用,但只能通过生物学的推测来尝试证明这一点。而Morley和Robert的这一项研究成果十分明确地指出了这一问题的答案。”

抬头看向5km高空,看蜘蛛在飞。图:Ademortuus/Shutterstock

该研究发表在《当代生物学》杂志上时表明,电场不仅能触发蜘蛛的飞航技能,还能为其提供升力和速度,即使没有微风也能滑行。

那么,要了解蜘蛛如何乘电飞行,首先就需要先了解一下关于地球电场的基本知识。地球自带负电荷,简称“接地”;而在寻常天气里的户外,从平坦的地面垂直向上,电势每米增加100伏。

大气电势梯度(APG)是地球和电离层(地球大气的一块电离区域)之间的电磁回路,存在于世界各地,但其强度变化很大。平静的日子里是100伏,风暴天气里直接增加两个数量级。

虽然我们已知大黄蜂可以探测到周围的电场并用其来寻找花朵,但研究人员到现在才发现原来蜘蛛身上也有同样的装备。

当蜘蛛甩出蛛网的时候,蛛丝带负电。电荷同性相斥,蛛丝便排开了周围物体的负电荷。但蛛丝周围的空气中却又带着正电荷,这实际上便形成了一个电路。

能够利用静电斥力完成旅行,可能是源于一种特殊的蜘蛛感应:研究人员注意到蜘蛛脚上细小的毛发会在电场的作用下颤抖。

Morley说道:“蜘蛛身上有很多种刺和毛,但在飞航中感应电场的是蜘蛛的蛊毛(trichobothria),只有这种毛会动来动去,其它毛似乎一动也不动。”

蜘蛛腿上的毛可以探测声音、气流甚至是电场。图:Protasov AN/Shutterstock

蜘蛛并不仅限于感知到电场,还能在此基础上编织出迷你的降落伞飞到空中,甚至是飞出实验盒。

在这项研究中,Morley和Robert使用了一个已形成稳定电场的密封水箱,从而消除其它因素的干扰如空气运动。然后他们引进了一只皿蛛宝宝。

他们注意到,若电场处于开启状态,蜘蛛的飞航出现的次数显著增加。

此外,若是在蜘蛛正处于空中的时候开-关-开电场,就会看到蜘蛛一会儿向上一会儿向下地移动。

换句话说,它们不仅能探测到电场,还能利用电场和静电斥力的原理来实现飞翔。

想象一下蜘蛛能达到的高度,再想象一下雷雨天气里,大气噼噼啪啪响了几千伏。如果你碰巧是个蜘蛛恐惧症患者,那怕是有点绝望,因为蜘蛛可能突然就从天而降了。

蜘蛛依靠微小的气流漂浮到空中,而在这背后或许就是电场在推动这技能的施展。图: thatmacroguy/Shutterstock

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