Naukowcy odkryli, w jaki sposób pająki dowiadują się, którą część sieci dostała ich ofiara

Spisu treści:

Naukowcy odkryli, w jaki sposób pająki dowiadują się, którą część sieci dostała ich ofiara
Naukowcy odkryli, w jaki sposób pająki dowiadują się, którą część sieci dostała ich ofiara
Anonim

Matematycy odkryli prostą zasadę, która pozwala pająkom dowiedzieć się, w którą część ich sieci pułapkowej wpadła kolejna ofiara, a także używać sieci do ciągłego zbierania informacji o środowisku. Ich odkrycia zostały opublikowane w SIAM Journal on Applied Mathematics.

„Pajęczyna to naturalna, bardzo lekka i elegancka konstrukcja, która ma ogromną wytrzymałość w stosunku do swojej masy. Do tej pory nie mieliśmy nawet uproszczonego modelu mechanicznego, który opisywałby działanie i naturę tego dwuwymiarowego systemu wibracyjnego, jeden z jej autorów, profesor matematyki z Uniwersytetu w Udine (Włochy) Antonio Morassi.

Pajęczyna od wielu dziesięcioleci przyciąga uwagę wielu różnych naukowców. Na przykład inżynierów i matematyków interesują zasady budowy sieci, biochemików i chemików – jej skład i możliwości praktycznego wykorzystania jej składników, a ewolucjonistów – jak pająki nauczyły się tkać takie sieci pułapkowe.

Naukowcy mają nadzieję, że te eksperymenty pomogą ludzkości „skopiować” niektóre wynalazki natury i nauczą nas wykorzystywać je do własnych celów. Na przykład w lipcu tego roku genetycy rozszyfrowali genom pająków z Madagaskaru, które tkają najsilniejsze sieci pułapkowe na Ziemi, i odkryli unikalne białko, które sprawia, że ich sieci pułapkowe są dziesięć razy silniejsze niż kevlar.

Morassi i jego kolega Alexandre Cavano z University of São Paulo (Brazylia) znaleźli matematyczną odpowiedź na jedną z głównych biologicznych tajemnic – jak pająki niemal natychmiast określają, w którą część ich sieci wpadła kolejna ofiara, a także odróżniają ją od przypadkowych podmuchy wiatru lub podmuchy gałęzi …

Matematyka myśliwska

Wstęga jest tkana z włókien promienistych i spiralnych, których skład i funkcja są różne. Te ostatnie składają się z „miękkiej” odmiany jedwabiu, która przykleja się do ofiary i nie pozwala jej wydostać się z sieci myśliwego. Włókna radialne składają się z bardzo silnej odmiany tych włókien białkowych, które utrzymują sieć na miejscu i zapobiegają jej wypaczaniu.

W przeszłości matematycy próbowali przedstawiać je jako struktury jednowymiarowe, wzdłuż których propagują się wibracje generowane przez pająka lub przez losowe procesy. Modele te wykonały dobrą robotę, opisując, w jaki sposób powstają różne rodzaje oscylacji, ale nie były w stanie wyjaśnić, w jaki sposób ośmionogi drapieżnik określa ich typ i lokalizuje ich źródła.

Cavanaugh i Morassi rozwiązali ten problem, wyobrażając sobie pajęczynę jako rodzaj dwuwymiarowej membrany, która składa się z wielu splecionych włókien dwóch typów. Po powierzchni tej membrany rozchodzą się różnego rodzaju drgania. Takie podejście pozwoliło im postawić się w sytuacji pająka czającego się w centrum sieci i zrozumieć, jak „słyszy” swoje ofiary, wiatr i inne źródła hałasu.

Obliczenia wykazały, że drapieżnik określa pozycję swojej ofiary, porównując, jak zmienia się siła naciągu różnych włókien promieniowych dotykających jego odnóży. Osiem nóg pająka, zdaniem naukowców, wystarczy, aby jednoznacznie określić źródło wibracji i zrozumieć, co je powoduje.

Podobne zasady matematyczne, według Morassiego, można zastosować do tworzenia superczułych czujników nacisku i innych czujników, podobnych do zasad działania urządzenia w sieci, a także do rozwiązywania innych praktycznych problemów.

Zalecana: