达尔文树皮蜘蛛(最坚韧的材料是什么)

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最坚韧的材料是什么

蜘蛛丝是一种珍贵的物质,也是目前人们所知道的世界上最为坚韧且富有弹性的纤维之一。它是蜘蛛从肛门尖端分泌的黏液遇空气凝结而成的。蜘蛛丝主要由蛋白质构成,这种蛋白质叫做“蛛丝蛋白”。以往人们对它的认识不多。近10~15年,伴随着基因和蛋白质测定等新技术的采用,人们逐渐揭开了蛛丝蛋白的奥秘。研究者发现,蛛丝蛋白具有非常奇特的性能,即蛛丝在雨中不溶解,说明蛛丝蛋白不溶于水。但是蜘蛛结网时,液态蛛丝蛋白在经过一管道到达纺织突的过程中具有某些液态晶体的性质。当蛛丝蛋白从纺织突压出时,却又成为不溶于水的固态了。这说明,在整个过程中,蛛丝发生了物理和化学变化。

目前,全世界的蜘蛛种类多达三万多种。如何使这些蛛丝更好地为人类服务,几百年来一直是人们的兴趣所在。

在自然界中,蜘蛛丝由于坚韧而富有弹性,被某些鸟类用来筑巢。人类也早有利用蛛丝的历史。古希腊人把蛛丝贴在伤口上止血,现代人用蛛丝为妇女制作手袋、帽子、手套及长袜。不过单靠蜘蛛分泌的蜘蛛丝是不能满足人们的需要的。据说,编织一双女袜需要的蜘蛛丝得5万只蜘蛛劳作一年。这样,人工制造蜘蛛丝就很有必要。科学家们为此做了大量研究。

蜘蛛结一张网,需要捕猎多少猎物才不算亏呢

蜘蛛结网捕猎并非是“稳赚不赔”的,要不然也就不会演化出游猎蜘蛛了,而且结网需要耗费蜘蛛大量的蛋白质以及其他营养物质,一旦网出现了问题,比如让我们大手一挥,蜘蛛必然“血亏”。那么,蜘蛛结一张网,需要捕猎多少猎物才不算亏呢?我们一起来聊一下这个有意思的问题。

首先,我们来看一下蜘蛛网是怎么来的?

在《西游记》中盘丝洞的美女们,不对是蜘蛛精们各个身穿露脐装,在攻击时,从肚脐眼喷射蛛丝,将贪图美色的二师兄安排得明明白白的。别的不说,就单说发射蛛丝的位置,影视作品中还是没有偏差的,因为在现实中,蜘蛛也是腹部发射蛛丝的,只不过这不是它的肚脐眼,而是一个名为“纺织器”的器官。

纺织器是一个精密且复杂的器官,里面主要负责生产蛛丝的是纺织腺,纺织腺能够分泌特殊蛋白质分子组成的液体,这些液体经由纺织器上的吐丝器喷出,在遇到空气中就会凝固为蛛丝。而这些蛋白质分子其实就是蜘蛛进食昆虫得来的营养物质的一部分,所以,从某种程度上说,蜘蛛是用“舍不得孩子套不到狼”的方式来捕猎。

不同蜘蛛结网的形状不同,这是由蜘蛛猎物的体型、习性等决定的,有的呈圆形、有的呈漏斗状、有的呈片状等等,这些蜘蛛网看起来乱糟糟的,但实际上设计非常的精细。首先,蜘蛛网上的丝,有的有黏性,有的没有,而蜘蛛捕猎靠的主要是这些有黏性的蛛丝,同样的这些蛛丝也能粘住蜘蛛,所以蜘蛛在网上游走时,会主动的规避这些蛛丝。其次,蜘蛛网看似薄如蝉翼,但实际上非常的牢固,能够抵抗住飓风的摧残,这与蛛丝比同比例的钢丝还要坚韧有很大的关系(是同等重量的钢材强度的5倍之多)。

因此,蜘蛛网是蜘蛛通过纺织腺将体内的营养物质转化而来的,其中主要的成分就是蛋白质。

制造一个蜘蛛网需要多少能量?

这个问题比较的复杂,但是必须要解决,因为想要知道蜘蛛网捕到多少猎物不算亏,必须要弄清楚织个网需要多少能量。笔者翻阅了一些资料,发现还真的有科学家研究过这件事情,首先,科学家们曾经分析过蛛丝中的蛋白质含量,经过分析得出了平均11.5微克每米的数据。有了蛋白质的重量,我们再来看,蜘蛛网的长度。蜘蛛网是不规则的,而且不同的蜘蛛体型大小不一,结网的大小也不一样,比如圆网蜘蛛(按照蜘蛛网形状分类的叫法)中的达尔文树皮蛛,它的一个网面积可达2.8平方米,其中最长的蛛丝可达25米,这样算下来,它织一次网,至少需要上百米的蛛丝。

当然并不是所有的蜘蛛网都如此之大,根据科学家们的研究发现:大多数蜘蛛织一个网需要耗费10-30米的蛛丝,按照蛛丝中蛋白质的含量计算,一个蜘蛛网大约需要115-345微克的蛋白质。

当然,这个数据只是算了蜘蛛网需要的能量,没有算捕猎,在猎物落到网上之后,蜘蛛通过蜘蛛丝异常的振动频率得知有“肉上门”,迅速出动,然后它们通常会用蛛丝将猎物缠绕住,目的是防止其挣扎和反抗,而不同的蜘蛛在包裹猎物时用的蛛丝也不同,比如金蛛就喜欢把猎物包成“粽子”,这也应该算是捕猎消耗。因此,加上缠绕猎物的这一部分,数据就不止是115-345微克了,至少要再加上50-100微克,最终数据就成了165-445微克。

蜘蛛网捕猎到多少猎物才不算亏?

有了制作成本,剩下的就是猎物蛋白质的含量了,这个数据也不固定,因为不同昆虫的体型大小不同,在不同的阶段(比如繁殖期和繁殖成后同一种昆虫体内的蛋白质含量有着极大的区别),所以要想直观的计算,我们必须选择一种昆虫,并且是在正常情况下,来看一下它的蛋白质含量。

既然这样,我们就选择夏天最为常见的苍蝇吧,苍蝇是一种蛋白质含量很高的昆虫,其蛋白质含量约占40%(怪不得许多动物喜欢吃苍蝇),而一只普通的苍蝇体重约为0.5克,也就是说一只苍蝇体内的蛋白质质量约为500*0.4等于200毫克,而1毫克就是1000微克,因此,从蜘蛛网需要的蛋白质质量来看,蜘蛛网只要捕捉到一只苍蝇就算不亏。

总结

在文章的开始我们就说过,蜘蛛织网大多数时间都是亏的,因为这些网被不确定因素损坏的几率很高,而一旦网破得比较严重,蜘蛛就会另外寻找地方织网。其次,蜘蛛网的位置、所处环境中的昆虫的密度都决定了它是否亏。当然,作为一个有纺织腺的动物,蜘蛛进食时必然有一部分是会进入腺体内作为储备的,这是动物的本能,从这个角度看的话,就没有亏不亏这一说了。

如果说非要计算一下,一张蜘蛛网捕到多少昆虫就不算亏的话,我们以普通的蜘蛛为例,它们织一张网理论上的消耗,捕捉到一只苍蝇就足够了。

达尔文树皮蜘蛛有什么结构特征

达尔文树皮蜘蛛编织的蜘蛛网遍布河流、小溪和湖泊。它们可以编织2.8平方米的蜘蛛网,比任何其它物种编织的环状网络都要大,它们吐出的蛛丝要比杜邦公司生产的凯夫拉纤维牢固10倍,是已知最牢固的生物材料。

一块同样大小的凯夫拉纤维强度只有该蜘蛛丝的1/10。人们一定以为该蜘蛛必然体型巨大,实则不然,雌性蜘蛛身长不到0.02米,而雄性蜘蛛更小,体积只有雌性的1/5。

国家地理发布了一组图片显示,2008年马达加斯加一位公园管理人员在一张跨越河流的巨大蜘蛛网面前显得如此矮小。众所周知,蜘蛛网是目前所知世上最牢固的生物材料,而这张巨大的蜘蛛网来自于一个新的物种,这就是达尔文树皮蜘蛛,这使得它比世上任何蜘蛛网都要大。

波多黎各大学的动物学家因吉和同事发现这张达尔文树皮蜘蛛网大概有25米宽,大约是两辆公交大巴的长度。在安达西贝曼特迪亚国家公园,“公园管理人员知道这个蜘蛛网,我想他们还给游客展示看过。”因吉说道。

然而达尔文树皮蜘蛛以及他们结的硕大的破纪录的蜘蛛网一直不为科学家所知,直至蛛形学报和科学公共图书馆刊登了这个研究小组记录的研究发现,才昭然于世。

对这个物种的研究可以解开这种蜘蛛丝的神秘。几乎所有的关于蜘蛛丝的研究都集中在一两个蜘蛛物种,例如金色的圆网蛛。只有更广泛的研究各类蜘蛛,才能揭开物种的奥妙。显然,这两种大多数研究者都在研究的典型的蜘蛛,明显不在织出最好蜘蛛丝的蜘蛛种类范围之内。因此,研究达尔文树皮蜘蛛显得颇有意义。