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在湖北大學生命科學院的實驗室裏,兩(liang) 隻隆喜蟱蛛正掛在蛛絲(si) 上纏綿,好不甜蜜……但是甜蜜還沒多久,就在一瞬間,公蜘蛛以每秒90cm的速度掙脫出老婆的懷抱,自由地飛向空中。小小的蜘蛛還會(hui) 在空中打轉,仿佛在大吼:沒想到吧,這就是我的逃跑路線!
(動圖)圖源:文獻1
沒搞清楚的人,估計都以為(wei) 公蜘蛛是個(ge) 不負責的渣男……其實,它更多是在逃命(雖然也有點渣的成分),因為(wei) ,如果它再晚一秒跳開,就有可能變成母蜘蛛的盤中餐。
Part.1
蜘蛛為(wei) 啥要逃跑?
交配後被吃掉,在昆蟲和蛛形綱裏尤為(wei) 常見。這種行為(wei) 在生物學裏被稱為(wei) :性食同類(Sexual Cannibalism)。《黑貓警長》裏公螳螂“獻身”母螳螂的行為(wei) 就屬於(yu) 性食同類。
這裏打引號,是因為(wei) 它並非真心想把自己當做貢品獻給母螳螂。(此處見文章《童年陰影:《黑貓警長》裏雄螳螂真的自願被吃嗎?》)同樣的,也幾乎沒有蜘蛛心甘情願當食物,誰會(hui) 想被生吞呢?對於(yu) 大多數生物來說,遇到危險身體(ti) 的本能反應就是逃生。
此時,能跑的蜘蛛基本都跑了,跑不掉的才被吃掉。本文中的隆喜蟱蛛自然也不願被吃,隻是它選擇了一種不大一樣的逃婚方式:高速彈射。
正在交配的隆喜蟱蛛 圖源:文獻1
不過,因為(wei) 蜘蛛彈射太快,普通相機根本拍不到什麽(me) 細節,拍下的殘影壓根沒法研究。於(yu) 是,科學家弄來了高速高清攝像機外加微距攝影頭,這才捕捉到了公蜘蛛彈射瞬間的的高清畫麵。
逐幀分解下的蜘蛛彈射圖源:文獻1
你可以看到,在上麵的那隻是公的,下麵那隻是母的。在交配過程中,公蜘蛛的脛骨-蹠骨關(guan) 節一直保持折疊狀態,壓在母蜘蛛的腹部,就跟壓縮的彈簧一樣。
交配完成的一瞬間,關(guan) 節馬上釋放出積蓄已久的液壓勢能,轉化為(wei) 動能,以時速30cm/s 到90cm/s不等的速度彈射出去,平均下來彈射速度為(wei) 65.9cm/s。彈射出去的蜘蛛會(hui) 在空中優(you) 美地旋轉,就像失控的飛輪一樣,旋轉速度可達每秒175次(不知道蜘蛛頭暈不暈)。
交配時關(guan) 節處於(yu) 壓縮狀態 圖源:文獻1
甚至有時候,中途交配到一半,母蜘蛛就想吃掉對方了。這時候,憑借敏銳的蜘蛛感應,公蜘蛛會(hui) 率先一步先彈開,然後爬回母蜘蛛身上繼續交配。如果有危險再彈開,再交配,反反複複,直到交配完成,最多可達6個(ge) 來回。
在研究記錄下,總共155次交配中,152次都以公蜘蛛成功彈射逃跑結束,隻有3隻倒黴蛋來不及彈射淪為(wei) 了盤中餐。看來存活率還挺高的,至少97.4的公蜘蛛都可以活下來。
不過科學家豈會(hui) 輕易地放過這些蜘蛛,讓它們(men) 逃出母蜘蛛的饑餓大嘴。為(wei) 了科學,研究人員把30隻交配的公蜘蛛按在母蜘蛛身上,這下它們(men) 根本無法脫身,果然一下就被吃掉。
這一步實驗不是沒有意義(yi) 的,是為(wei) 了證明彈射行為(wei) 確實避免了“性食同類”,如果不彈,公蜘蛛就死了。
Part.2
公蜘蛛為(wei) 什麽(me) 彈射出去的速度這麽(me) 快?
如此敏捷的動作歸功於(yu) 蜘蛛腿的液壓關(guan) 節,裏麵的液不是機油,而是血淋巴。在需要動作的時候,蜘蛛前體(ti) 背腹的肌肉收縮,壓力升高,壓縮血淋巴進行彈射。而整個(ge) 液壓係統動力來源正是蜘蛛的心髒,為(wei) 血淋巴的循環提供動力。
蜘蛛的關(guan) 節 圖源:文獻1
圖源:文獻3
蜘蛛腿的液壓傳(chuan) 動係統是高效的,隆喜蟱蛛才得以愛後餘(yu) 生。既然蜘蛛液壓關(guan) 機這麽(me) 好用,人類肯定要將其應用在自己的技術上。國外有科學家設計了仿生蜘蛛液壓關(guan) 節的驅動結構“Smart Stick”,如下圖。
圖源:文獻1
上麵這個(ge) 也許還不太像,下麵這個(ge) 就更近一步,因為(wei) 內(nei) 部中空,所以比前一個(ge) 驅動係統更輕巧。
圖源:文獻2
除此之外,還有很多仿生蜘蛛腿的設計。但到目前為(wei) 止,不管哪一種都還沒有完美模仿蜘蛛腿的機器。要真有和隆喜蟱蛛一樣利用液壓係統一瞬間彈出50個(ge) 身位的無人載具,而且還能毫發無傷(shang) 地安全落地,那可真是令人歎為(wei) 觀止的超級機器。
Part.3
除了會(hui) 彈射,公蜘蛛還有其他的逃生策略
公隆喜蟱蛛為(wei) 了避免被吃,選擇了彈射逃跑這種看起來酷炫的逃跑姿勢。其他種類的公蜘蛛可能就不會(hui) 用這招了。
比如公園蛛在交配前會(hui) 給母蜘蛛送彩禮,一頓好吃的大餐,母園蛛看到有食物送上門來,就會(hui) 先大快朵頤。公園蛛此時乘著母蜘蛛分心的機會(hui) ,趕緊把正事辦了,大大降低了被吃的概率。
一種比較好看的園蛛 圖源:inaturalist
而奇異盜蛛就更猛了,在交配之前,公蜘蛛就直接用蛛絲(si) 把對方綁起來,等交配完成後,公蜘蛛可以毫無顧忌地離開,母蜘蛛則得花上一陣子時間把束縛在身上的蛛絲(si) 掙脫開來。
奇異盜蛛的捆綁 圖源:文獻4
自然界中的動物總是超乎人類的想象,除了上麵提到的各種蜘蛛,還有難以計數的逃跑方式。總之,為(wei) 了避免被吃,公蜘蛛真的進化出了各種神奇操作。如果要選的話,我還是覺得隆喜蟱蛛的逃跑姿勢更酷一些。
參考文獻:
https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(22)00485-7
盛闖. 蜘蛛步足流—固耦合計算與(yu) 液壓傳(chuan) 動機理研究[D]. 吉林大學, 2018.
https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-33989-9_34
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