F电子材料和蜘蛛丝一样令人着迷。它比钢铁更坚固,柔韧而不是脆弱,而且足够轻,可以在微风中漂浮。当美味的东西跌跌撞撞地进入蜘蛛的家和陷阱时,蛛网上的振动就会告诉它们,因为蜘蛛的视力还没有得到奖赏。但是,蜘蛛丝的特性如何影响蜘蛛从网上收集信息的能力,并没有像你想象的那样深入地探索。最近,一组研究人员对这种不寻常材料的进化和如何制造人造材料感兴趣,他们在实验室里观察了振动是如何通过蛛丝传播的。他们发现蛛丝传递的振动范围非常大,比任何已知的材料都要大,蜘蛛可以利用不同的振动来推断蛛网上其他地方发生了什么。
蚕丝作为电线和食物网的双重角色提出了一个潜在的进化问题:对一个目的有利的东西可能对另一个目的不利。例如,一根振动恰到好处以发送信息的蛛丝,在被昆虫炮轰时可能会撕裂,而更坚硬的蛛丝在从网络其他地方收集信息时可能会更糟糕。为了弄清这种进化平衡行为是如何发生的,研究人员让蜘蛛排出单丝,拉紧它们,然后用声波甚至塑料子弹轰炸它们。
研究人员使用激光振动计和高速摄像机观察波的传播,发现蜘蛛丝对横波(像吉他弦一样左右移动的波)和纵波(沿着一根线的长度移动的波)的反应方式有很大的不同。横波可以由各种扰动引起,包括风和蛛网张力的变化,这表明它们可能有助于蜘蛛评估蛛网是否已被破坏。相比之下,纵波对环境条件(包括蛛网的状态)不太敏感,因此更适合探测被捕获的猎物。研究人员猜测,蜘蛛在拔丝时,可以从由此产生的纵波中分辨出它的食物在哪里。(以下是他们拍摄的视频,一只蜘蛛“几乎立即”发现了被抓住的猎物的位置,并迅速跑过去用丝把它包裹起来。)
他们的发现还揭示了蛛丝中的纵波比记录在案的任何其他材料都有更大的速度范围,这意味着纵波可以传输的信息种类有很大的灵活性。这一范围使得振动可以精确地调节:蜘蛛通过纺线的方式来确定线的属性,然后把线拉到他们想要的任何紧度。当蜘蛛丝在夜间受潮时,它会收缩,这就提供了一种日常重置按钮,让蜘蛛在第二天根据自己的喜好重新拉伸它。“因此,蜘蛛可以选择蛛丝拉伸的程度,”研究人员写道,“这样它们就可以根据需要在机械性能和信号性能之间形成平衡。”
对于那些对制造具有蛛丝功能的多功能性人造材料感兴趣的研究人员来说,这是一个很好的洞察,很难跟上。对于我们其他人来说,这是对一种生活方式的一瞥,一个人的房子也是一种信息技术,一个名副其实的信号天线。
维罗妮克·格林伍德曾在发现杂志。她的作品已出版科学美国人,科普的地点时间,大西洋,《纽约客》.在推特上关注她在这里.








