蜘蛛絲的成因是什么
蜘蛛絲的成因是什么
蜘蛛網(wǎng)是由部分種類的蜘蛛吐絲所編成的網(wǎng)狀物，用以捕獲昆蟲、小型脊椎動(dòng)物等作食物，或用以結(jié)巢居住，形成蜘蛛網(wǎng)的過(guò)程你想了解嗎?下面就讓學(xué)習(xí)啦小編來(lái)給你科普一下蜘蛛網(wǎng)怎么形成的。
蜘蛛網(wǎng)的形成
蛛絲是蜘蛛賴以為生的“法寶”。蜘蛛借助蛛絲捕捉獵物、儲(chǔ)存食物和繁殖后代。蛛絲由蜘蛛腹部的絲腺分泌并形成。絲腺分泌一種膠狀絲漿，而絲漿則在噴絲口與蛋白融合反應(yīng)，形成蛛絲。
蛛絲是自然界最理想的纖維材料之一，強(qiáng)度竟然超過(guò)所有其他天然纖維，甚至連以堅(jiān)韌著稱的鋼絲和凱夫拉纖維都望塵莫及，尤其以高強(qiáng)度、高韌性著稱。研究表明，蜘蛛可以針對(duì)不同用途發(fā)出不同生物指令，從而合成產(chǎn)生不同種類的蛛絲。
牽引絲是蜘蛛用于搭建蛛網(wǎng)的絲，在各種蛛絲中最為堅(jiān)固。與一般蜘蛛不同，黑寡婦蜘蛛的牽引絲有著更加出眾的性能，無(wú)論強(qiáng)度還是伸展性都更勝一籌。這賦予了黑寡婦蛛絲承受更大拉力和形變的能力。據(jù)記載，黑寡婦蛛絲在拉斷前可以延伸27%%，強(qiáng)度則超過(guò)普通蛛絲的2倍。
據(jù)悉，目前市場(chǎng)上還沒(méi)有出現(xiàn)與蛛絲相關(guān)的產(chǎn)品。但科學(xué)家認(rèn)為，新發(fā)現(xiàn)有助于新一代高強(qiáng)度合成纖維工業(yè)新材料的開(kāi)發(fā)。在黑寡婦蛛絲啟發(fā)下開(kāi)發(fā)形成的新一代高強(qiáng)度合成纖維將在醫(yī)藥、工程、體育、軍事等領(lǐng)域大顯身手。新一代合成纖維可以用于制造堅(jiān)固而輕便的護(hù)甲，更加堅(jiān)韌的手術(shù)線、人造腱、人造韌帶以及各種新型運(yùn)動(dòng)護(hù)具等。
哈婭說(shuō)，借助現(xiàn)已破譯的蛛絲遺傳密碼，科學(xué)家可以在諸如細(xì)菌、植物或動(dòng)物等不同宿主身上合成產(chǎn)生構(gòu)成蛛絲的關(guān)鍵蛋白。研究小組面臨的下一個(gè)難題是，如何把合成產(chǎn)生的關(guān)鍵蛋白制造成人造蛛絲。
蜘蛛網(wǎng)的圖案裝飾
蜘蛛網(wǎng)的裝飾材料和圖案類型，可謂五花八門。研究人員根據(jù)這些“裝飾物”的質(zhì)地，將裝飾材料籠統(tǒng)劃分為：蛛蛛絲和非蛛絲兩種類型。
蜘蛛絲類型
顧名思義就是蜘蛛利用本身吐的絲，構(gòu)建這些神秘圖案。比如，成熟的金蛛(Argiope savignyi)會(huì)在圓網(wǎng)中心區(qū)織出一張銀白色的圓盤狀裝飾物，而有些金蛛屬內(nèi)的其它種，如黃斑金蛛(Argiope aurantia)結(jié)出的裝飾物是一個(gè)由Z形組成的垂直或交叉狀的絲帶狀裝飾物。嫵蛛科渦蛛屬的變異渦蛛(Octonoba varians)和園蛛科艾蛛屬的四突塵蛛(Cyclosa sedeculata)在中心區(qū)結(jié)出的裝飾物，竟都是同心環(huán)狀。而同屬于園蛛科棘腹蛛屬的兩種蜘蛛(Micrathena sexspinosa和Gasteracantha cancriformis)則會(huì)把蛛絲質(zhì)的圓點(diǎn)狀裝飾物標(biāo)注在網(wǎng)上，從遠(yuǎn)處看，就像一條虛線。
非蛛絲類型
非蛛絲的裝飾材料也很豐富，通常都是就地取材，包括獵物殘?jiān)?、植物碎屑、卵袋和蜘蛛自己蛻下的皮，這些統(tǒng)稱為“碎屑裝飾物(detritus)”。其實(shí)，有些圓網(wǎng)蛛通常會(huì)將掉落在網(wǎng)上的植物碎屑或食物殘?jiān)謇砀蓛粢悦馄淦茐膱A網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，但是艾蛛(Cyclosa octotuberculata)通常將掉落在圓網(wǎng)上的碎屑以及食物殘?jiān)仁占饋?lái)，做成一條直線狀的裝飾物，而它自己趁機(jī)就隱藏在這些殘?jiān)蛩樾贾虚g。
蜘蛛們耗費(fèi)能量、別出心裁地織出這些十字形、X形或螺旋形的神秘圖案，其用途何在，科學(xué)家們提出了關(guān)于裝飾物功能的各種假說(shuō)，并通過(guò)觀察或?qū)嶒?yàn)來(lái)論證各自的假說(shuō)?？偟脕?lái)說(shuō)可歸納為非視覺(jué)信號(hào)和視覺(jué)信號(hào)兩大類，并且大部分研究主要集中在以蜘蛛絲為材料的“裝飾物”上。
蜘蛛網(wǎng)的圖案用途
吸引眼球
構(gòu)建如此醒目圖案，最容易讓人想到的是為了吸引其它生物的眼球，即視覺(jué)信號(hào)作用。這里主要有3種假說(shuō)：一是吸引獵物，二是隱藏蜘蛛以躲避天敵的攻擊，三是視覺(jué)廣告作用。關(guān)于吸引獵物的假說(shuō)，科學(xué)家們?cè)诤芏嘀┲敕N類中(如艾蛛屬、渦蛛屬、金蛛屬)得到證實(shí)，但也有一些相關(guān)研究結(jié)果不支持裝飾物的吸引獵物假說(shuō)。此外，科學(xué)家通過(guò)長(zhǎng)期觀察發(fā)現(xiàn)，在沒(méi)有裝飾物的蜘蛛網(wǎng)上，蜘蛛更容易受到其天敵(一種泥蜂)的攻擊，從另一個(gè)角度說(shuō)明“裝飾物”起到一定的隱藏作用。第三種假說(shuō)認(rèn)為，絲帶可能對(duì)鳥類起到廣告作用，以告示它們不要誤闖破壞蜘蛛網(wǎng)。雖然很少有證據(jù)支持這個(gè)假說(shuō)，但是Blackledge 和 Wenzel在野外研究發(fā)現(xiàn)，具有線狀裝飾物的金蛛蜘蛛網(wǎng)(Argiope aurantia)和沒(méi)有裝飾物圓網(wǎng)相比，前者受到鳥類等飛行動(dòng)物的破壞率更低。
牢固蛛網(wǎng)
最早提出非視覺(jué)信號(hào)假說(shuō)的人們，認(rèn)為裝飾物可能會(huì)起到促進(jìn)或加固圓網(wǎng)的穩(wěn)定性。但是這種想法很快就被否定了。人們仔細(xì)觀察，很容易就會(huì)發(fā)現(xiàn)這些絲狀裝飾物只是松散而非緊密牢固地以交叉或十字狀的方式出現(xiàn)在網(wǎng)上，因此不太可能用來(lái)調(diào)節(jié)整張網(wǎng)的拉力和張力。然而，后來(lái)也有一些實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，嫵蛛的螺旋狀裝飾物的確能在一定程度上改變放射絲的張力，提高蜘蛛對(duì)獵物觸網(wǎng)震動(dòng)的感知力。
遮擋陽(yáng)光
另外一種非視覺(jué)信號(hào)的假說(shuō)是認(rèn)為在圓網(wǎng)中心出現(xiàn)的密集圓盤狀裝飾物能夠有效地幫蜘蛛遮擋陽(yáng)光，達(dá)到調(diào)節(jié)蜘蛛本身體溫的功能。但其它形狀的裝飾物(如十字交叉狀、直線狀、簇狀)看起來(lái)卻并不適用于這個(gè)假說(shuō)。有人用有線狀裝飾物的金蛛作為實(shí)驗(yàn)材料，比較了有裝飾物和無(wú)裝飾物的蜘蛛體溫，結(jié)果顯示兩者之間的體溫沒(méi)有顯著差別。
調(diào)節(jié)腺絲
一般來(lái)說(shuō)，蜘蛛可以根據(jù)不同需要，通過(guò)腹部的腺體分泌產(chǎn)出不同特性的蜘蛛絲，除了捕獲獵物的高粘度蜘蛛絲(spiral silk)，還有專門用來(lái)包裹卵袋防水密封性高的蜘蛛絲(egg-sac silk)，以及用來(lái)搭建圓網(wǎng)框架的“腳手架”蜘蛛絲(frame silk)。而葡萄狀腺絲(aciniform silk)由葡萄狀腺(aciniform gland)分泌，具有高強(qiáng)度的韌性和張力，蜘蛛正是用這種葡萄狀腺絲來(lái)包裹獵物的。
近來(lái)，有科學(xué)家提出絲狀裝飾物能夠起到調(diào)節(jié)葡萄狀腺體(aciniform silk gland)活性的作用。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，一些和葡萄狀腺體活性有關(guān)的因素，例如纏繞包裹獵物的頻率、蜘蛛蛻皮的發(fā)生，會(huì)影響到蜘蛛腺體的生理狀況并產(chǎn)生可預(yù)測(cè)的裝飾物模式。
在蜘蛛龐大的家族中，蜘蛛網(wǎng)絲狀裝飾物的出現(xiàn)頻率、形狀在同種不同個(gè)體之間時(shí)常不一致，這也是研究蜘蛛網(wǎng)裝飾物功能所面臨的主要問(wèn)題。如果絲狀裝飾物確實(shí)具有很強(qiáng)的選擇優(yōu)勢(shì)(例如能夠吸引獵物或者躲避天敵)，為什么不是所有蜘蛛個(gè)體都在它們的網(wǎng)上構(gòu)造這些絲狀裝飾物?很顯然，關(guān)于蜘蛛網(wǎng)絲狀裝飾物功能問(wèn)題的討論還遠(yuǎn)沒(méi)有結(jié)束，仍有很多問(wèn)題等著人們?nèi)パ芯俊?/p>
中國(guó)科技網(wǎng)訊 據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)一種非侵入性激光散射技術(shù)，找到一種從完整的蜘蛛絲上獲取各種彈性成分的途徑，未來(lái)可用于開(kāi)發(fā)出生產(chǎn)從防彈背心到人工腱的彈性材料。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然·材料》上。
這種非侵入性的布里淵光散射技術(shù)使用了小于3.5毫瓦的極低功率激光，激光束在經(jīng)過(guò)完整的蜘蛛網(wǎng)后，不會(huì)破壞蛛網(wǎng)，研究人員從而能在空間中描繪出每張網(wǎng)的彈性剛度。他們對(duì)于包括金紡蜘蛛、北美園蛛、西方黑寡婦和草綠色猞猁蜘蛛在內(nèi)的4類蛛網(wǎng)進(jìn)行了研究。
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