在湖北大學生命科學院的實驗室里,兩只隆喜蟱蛛正掛在蛛絲上纏綿,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,估計都以為公蜘蛛是個不負責的渣男……其實,它更多是在逃命(雖然也有點渣的成分),因為,如果它再晚一秒跳開,就有可能變成母蜘蛛的盤中餐。
Part.1
蜘蛛為啥要逃跑?
交配后被吃掉,在昆蟲和蛛形綱里尤為常見。這種行為在生物學里被稱為:性食同類(Sexual Cannibalism)?!逗谪埦L》里公螳螂“獻身”母螳螂的行為就屬于性食同類。
這里打引號,是因為它并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》里雄螳螂真的自愿被吃嗎?》)同樣的,也幾乎沒有蜘蛛心甘情愿當食物,誰會想被生吞呢?對于大多數生物來說,遇到危險身體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愿被吃,只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,因為蜘蛛彈射太快,普通相機根本拍不到什么細節(jié),拍下的殘影壓根沒法研究。于是,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面。
逐幀分解下的蜘蛛彈射圖源:文獻1
你可以看到,在上面的那只是公的,下面那只是母的。在交配過程中,公蜘蛛的脛骨-跖骨關節(jié)一直保持折疊狀態(tài),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,關節(jié)馬上釋放出積蓄已久的液壓勢能,轉化為動能,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65.9cm/s。彈射出去的蜘蛛會在空中優(yōu)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)。
交配時關節(jié)處于壓縮狀態(tài) 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,公蜘蛛會率先一步先彈開,然后爬回母蜘蛛身上繼續(xù)交配。如果有危險再彈開,再交配,反反復復,直到交配完成,最多可達6個來回。
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,只有3只倒霉蛋來不及彈射淪為了盤中餐??磥泶婊盥蔬€挺高的,至少97.4的公蜘蛛都可以活下來。
不過科學家豈會輕易地放過這些蜘蛛,讓它們逃出母蜘蛛的饑餓大嘴。為了科學,研究人員把30只交配的公蜘蛛按在母蜘蛛身上,這下它們根本無法脫身,果然一下就被吃掉。
這一步實驗不是沒有意義的,是為了證明彈射行為確實避免了“性食同類”,如果不彈,公蜘蛛就死了。
Part.2
公蜘蛛為什么彈射出去的速度這么快?
如此敏捷的動作歸功于蜘蛛腿的液壓關節(jié),里面的液不是機油,而是血淋巴。在需要動作的時候,蜘蛛前體背腹的肌肉收縮,壓力升高,壓縮血淋巴進行彈射。而整個液壓系統動力來源正是蜘蛛的心臟,為血淋巴的循環(huán)提供動力。
蜘蛛的關節(jié) 圖源:文獻1
圖源:文獻3
蜘蛛腿的液壓傳動系統是高效的,隆喜蟱蛛才得以愛后余生。既然蜘蛛液壓關機這么好用,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節(jié)的驅動結構“Smart Stick”,如下圖。
圖源:文獻1
上面這個也許還不太像,下面這個就更近一步,因為內部中空,所以比前一個驅動系統更輕巧。
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系統一瞬間彈出50個身位的無人載具,而且還能毫發(fā)無傷地安全落地,那可真是令人嘆為觀止的超級機器。
Part.3
除了會彈射,公蜘蛛還有其他的逃生策略
公隆喜蟱蛛為了避免被吃,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用這招了。
比如公園蛛在交配前會給母蜘蛛送彩禮,一頓好吃的大餐,母園蛛看到有食物送上門來,就會先大快朵頤。公園蛛此時乘著母蜘蛛分心的機會,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把對方綁起來,等交配完成后,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,除了上面提到的各種蜘蛛,還有難以計數的逃跑方式??傊?,為了避免被吃,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—固耦合計算與液壓傳動機理研究[D]. 吉林大學, 2018.
https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-33989-9_34
https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsbl.2015.0957
出品:科普中國
作者:蘇澄寧
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