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無數從天而降的蜘蛛網，覆蓋了美國加州

來源：科普中國

發布時間：2023-10-23

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天網恢恢。

10 月 5 日，原本是一個(ge) 平平無奇的周四，美國加利福尼亞(ya) 州卻出現了詭異的一幕。陽光明媚的晴空中突然飄起神秘的白色絮狀物體(ti) ，它們(men) 紛紛下落，黏在電線杆、車輛和地麵上，甚至還會(hui) 落到行人身上。當人們(men) 仔細端詳時才發現，那大團大團的東(dong) 西竟然是蜘蛛網！不少加州居民在社交媒體(ti) 上記錄下了這場大規模“蜘蛛雨”，也算是為(wei) 即將到來的萬(wan) 聖節預熱。

圖片來源：pixabay

其實，這種蜘蛛網大規模從(cong) 天而降的現象並不罕見，澳大利亞(ya) 的一些居民或許對此更加熟悉。2015 年 5 月，澳大利亞(ya) 南部高地也曾出現過如雪般的蜘蛛網從(cong) 天而降的情景；2012 年 3 月，被洪水襲擊的澳大利亞(ya) 南部小鎮更是被蜘蛛網全麵覆蓋，呈現一片銀裝素裹的景象。除此之外，巴西和巴基斯坦也有過類似報道。一些人還會(hui) 把這種從(cong) 天上飄落的銀絲(si) 親(qin) 切地稱為(wei) “天使頭發”（angel hair）。

其實，“天使頭發”不過是蜘蛛用來遷徙的工具。

一個(ge) 澳大利亞(ya) 公園中被蜘蛛網覆蓋的地麵。圖片來源：Byrce and Leslie Anne Schmidt via BuzzFeed

飛翔的蜘蛛

為(wei) 了避免與(yu) 同類爭(zheng) 奪食物、配偶、棲息地等資源，蜘蛛常常需要遷徙。雖然沒有翅膀，它們(men) 卻能巧妙地利用蛛絲(si) 長途遠行。1832 年 11 月，小獵犬號已行駛至距離海岸約 100 千米，正在甲板上吹風的達爾文忽然發現了許多“氣球駕駛員”。它們(men) 是一群暗紅色的小蜘蛛，正乘坐著細細的蛛絲(si) 做成的“氣球”飛行。

這些小家夥(huo) 有著高超的“駕駛技巧”，它們(men) 順著蛛絲(si) 在空中上上下下，甚至能借助蛛絲(si) “氣球”在水麵上滑翔。其中一些會(hui) 爬到高凸的區域，然後抬起腹部，發射蛛絲(si) ，“咻”地一下就飛走了。還有一些蜘蛛會(hui) 站在柱子頂端，分泌出四五根呈扇形分布的蛛絲(si) ，然後隨風而去。

達爾文認為(wei) ，飛行技能是這些小蜘蛛與(yu) 生俱來的本能，就像水蛛（Argyroneta aquatica）擅長潛水那樣。後來，科學家將蜘蛛這種像氣球一樣的行為(wei) 命名為(wei) “飛航”（ballooning）。小蜘蛛不僅(jin) 飛行速度很快，6 小時內(nei) 能航行 30 千米，而且還能飛很遠，能通過連續飛航到達 3200 千米（相當於(yu) 昆明到沈陽）以外的地方。飛行高度也相當驚人，有人甚至在大氣平流層發現過飛航的蜘蛛。

在巴西拍攝到的大規模飛航的蜘蛛。圖片來源：Guardian News via YouTube

許多蜘蛛都具有飛航能力。目前，研究人員已經記錄到至少 27 個(ge) 科的飛航蜘蛛，它們(men) 分布在世界各地，也包括中國。不同蜘蛛的飛航習(xi) 性差異很大，一些全年飛航，另一些則選擇在春末或秋季遷徙。

這樣看來，飛航蜘蛛並不是什麽(me) 罕見的事，為(wei) 何我們(men) 很少見到集體(ti) 在空中飛翔的蜘蛛呢？這是因為(wei) ，通常而言，蜘蛛飛航是個(ge) 體(ti) 行為(wei) 。但在某些特殊情況下，例如因洪水導致蜘蛛的棲息地被大範圍破壞，需要集體(ti) 撤離，或是原本準備飛航的蜘蛛一直沒能遇上合適的天氣，直到天氣變得適宜才集中飛航。

“蜘蛛俠(xia) ”的秘密

正如達爾文所觀測到的，蜘蛛通常會(hui) 使用兩(liang) 種方式飛航。

第一種方式名為(wei) “踮腳式”（tip-toe）。蜘蛛首先會(hui) 走到一個(ge) 高聳的表麵，然後抬起一條或兩(liang) 條前腿，並保持這種姿勢 5～8 秒，重複幾次。這是它們(men) 在利用腿上的毛來感受周圍環境是否適宜飛行。評估完成後，如果決(jue) 定飛航，它們(men) 便會(hui) 順著風的方向旋轉身體(ti) ，然後抬起腹部（也稱為(wei) “踮起腳尖”），開始吐絲(si) ，並以此製作飛行道具。

首先，蜘蛛會(hui) 用後腿將吐絲(si) 器吐出的絲(si) 粘到所在的平麵上，這是它為(wei) 自己係上的“安全線”（safety line）。然後，起飛流程正式開始。它用腹部其他的腺體(ti) 吐出多根 2～4 米長的蛛絲(si) ，這些蛛絲(si) 在空中展開，形成薄薄的三角形，在風中狂舞。同時，它還會(hui) 用後腿將安全線控製在合理的位置，避免其阻擋絲(si) 線氣球在空中展開。

一段時間後，小蜘蛛鬆開原本牢牢抓住的表麵，同時將所有腿向外伸展，然後斜斜地向遠處飛去。在飛航過程中，蜘蛛也不忘“抓緊”安全線。直到飛至 3～5 米遠，安全線才會(hui) 斷掉。如果在起飛前，天氣條件突然變得不適合飛航，它還會(hui) 立即切斷蛛絲(si) ，重新等待合適的時機。

使用“踮腳式”飛航的蜘蛛。圖片來源：原論文

另一種蜘蛛飛航的方式是“漂筏式”（dragline），顧名思義(yi) ，就像是蜘蛛在空中放下一個(ge) 由蛛絲(si) 構成的筏子。當蜘蛛選擇從(cong) 高高的柱子上飛航時，原本固定在柱子上的安全線就變成了“蹦極繩”。它們(men) 會(hui) 順著繩子下降 0.4～1.1 米，然後一邊在空中搖擺，一邊編織“筏子”。

它們(men) 在空中不停揮舞前後腿，以此保持自己的腹部始終對準風上行的方向。蛛絲(si) 組成的筏子從(cong) 它的腹部緩緩生成，在風的作用下向上彎曲，蜘蛛也隨之向上飄動。當蛛絲(si) 筏有了足夠的升力，小蜘蛛便切斷安全絲(si) ，愉快地飛走了。

使用“漂筏式”飛航的蜘蛛。紅色表示用於(yu) 固定的“安全絲(si) ”，藍色表示參與(yu) 飛航的蛛絲(si) 筏。圖片來源：原論文

為(wei) 什麽(me) 僅(jin) 僅(jin) 靠幾根柔軟的蜘蛛絲(si) ，蜘蛛就能騰空而起呢？科學家對此有著不同觀點。

一些科學家認為(wei) ，這要從(cong) 空氣動力學角度解釋。例如，在陽光明媚又有微風的春秋季，太陽加熱地麵後產(chan) 生的向上氣流為(wei) 蜘蛛提供了飛行的動力，因此，這也是它們(men) 最常飛航的日子。但在酷暑炎炎的夏季，雖然上升氣流較多，可由於(yu) 缺少橫向的微風，蜘蛛即便起飛也無法航行。更極端的，在凜冽的寒冬，狂風又會(hui) 幹擾氣流上升，因此也不利於(yu) 蜘蛛飛航。

然而，隨著研究的深入，一些科學家對這種理論提出了質疑。為(wei) 什麽(me) 僅(jin) 僅(jin) 在低風速的條件下，蜘蛛就能獲得如此高的初始加速度？而且，蜘蛛實際上並不能像電影中的蜘蛛俠(xia) 那樣“滋”地一下就噴出蛛絲(si) ，需要外力才能將蛛絲(si) 從(cong) 腺體(ti) 中拉出來（例如用後腿將蛛絲(si) 拉出並粘到一個(ge) 表麵上），上升氣流怎麽(me) 可能做到這一點呢？

因上升氣流而飛航的蜘蛛。圖片來源：原論文

科學家觀察到，蜘蛛在飛航時產(chan) 生的蛛絲(si) 會(hui) 分成扇形，而不會(hui) 再纏成一團。因此，他們(men) 猜測電荷在飛航中起到了重要作用。的確，蜘蛛和它們(men) 產(chan) 生的蛛絲(si) 都帶有負電荷，而且蜘蛛還能通過爬上樹枝、樹葉和草等來增加身上的負電荷。蛛絲(si) 所帶的負電荷間有靜電排斥，這讓它們(men) 在氣流中仍保持分開狀態。

另一方麵，地球大氣則帶有正電荷，與(yu) 帶負電的大地之間形成了一個(ge) 巨大的電場。即便是萬(wan) 裏無雲(yun) 的晴天，這種大氣電勢梯度（APG）也能達到 100 伏特/米，如果是在有霧或暴風雨的情況下，甚至可能會(hui) 增加到每米數萬(wan) 伏特。因此，帶負電的蛛絲(si) 天然就會(hui) 在這種環境下受到向上的電場力。而且，蜘蛛飛航時選擇的凸起表麵也具備更強的局部電場。

科學家將蜘蛛放在了一個(ge) 無風的環境，他們(men) 發現，一旦開啟環境中的電場，蜘蛛也會(hui) 表現出“踮起腳尖”的行為(wei) 。這說明，它們(men) 是在感受空氣中的電荷。而且，其中許多蜘蛛也成功起飛，通過調整封閉環境中的電場強度，研究人員還能控製蜘蛛飛上飛下。