為了成功找到對象,雄性蜘蛛可能要先學習行星怎麼繞恒星運行

2021年12月13日09:25

  動物世界可能比我們想像的還要更危機四伏,如果你是一隻蜘蛛,“找對象”這件事情不僅很難,還有可能招來生命危險。

  對於一些需要織網的蜘蛛來說,當雄性尋找配偶時,就需要走過一條漫長有危險的的路——雌性蜘蛛的網。它們通常需要在雌蛛的網中心處交配

 雄蜘蛛“求愛”的賽場。| Wiki
 雄蜘蛛“求愛”的賽場。| Wiki

  雌性和雄性蜘蛛往往在外貌上有相當大的差異性,就黃蜂蜘蛛而言,雄性蜘蛛一般長約4.5mm,而雌性的平均長度為15mm,也就是說雌性在體型上就比雄性大3倍左右

  如果只是體型看起來具有威脅性也就算了,最危險的是,雄蜘蛛的求偶往往是“自殺式”的。多倫多大學的一項研究就發現,65%的雄蜘蛛會在交配時被雌蛛吃掉。像是我們熟知的“黑寡婦蜘蛛”、赤背蜘蛛都可能有一種自我犧牲式的求愛過程。

雌雄蜘蛛之間的體型差距非常大,而雄蛛也可能在求偶過程中面臨生命危險。| MPI of Animal Behavior/ Alex Jordan
雌雄蜘蛛之間的體型差距非常大,而雄蛛也可能在求偶過程中面臨生命危險。| MPI of Animal Behavior/ Alex Jordan

  對於蜘蛛來說,這可能是一種“利益最大化”的方式。吃掉雄性的蜘蛛,不但可以延長交配時間,為雌蛛提供充足的養分,還可以讓雌蛛後代的數量成倍增長,對繁衍蜘蛛後代有重要的意義。

  不過,在蜘蛛求偶的過程中,這種危險也存在著。雄蜘蛛們通常需要在喪命風險與找對象的回報之間反複權衡,調用一些特殊的生存方案。

勇敢的雄性蜘蛛要出發了。| Pixabay
勇敢的雄性蜘蛛要出發了。| Pixabay

  對蜘蛛來說,富有彈性的蜘蛛網不僅是一種捕食手段,也能夠感知來自外界環境的威脅

  蜘蛛通過腹部尖端的噴絲腺分泌絲,這是一種帶有粘性的蛋白質。經過複雜的編織及加固過程後,最終形成了片狀、管狀甚至相互纏結的蜘蛛絲。

  在澳州西澳拍到的螺旋形蜘蛛網。織網技術高超。| Wiki
  在澳州西澳拍到的螺旋形蜘蛛網。織網技術高超。| Wiki

  當獵物被網粘住時,受害者就會被裹入其中,被蜘蛛吃掉。蜘蛛絲雖然細,但是抗拉能力卻大於同等質量的鋼材,彈性也很強。研究者們試圖開發的具有“超級纖維”的防彈背心就是採用了有超級強度、並且輕巧靈活的人造蜘蛛絲。

  而蜘蛛會敏銳地察覺到蜘蛛網上所產生的彈力或震動,快速做出反應。

有些蜘蛛甚至能給樹織出一件“衣服”。| Wiki
有些蜘蛛甚至能給樹織出一件“衣服”。| Wiki

  一隻小型的雄性金色蜘蛛帶著找“對象”的目標出發了。它小心翼翼地進入了心儀雌蛛的網,在不被發現的情況下慢慢接近雌蛛。

  在這個過程中,雄蜘蛛一定要掌握好“非誠勿擾”的距離感。如果它過於熱情或魯莽,會被雌蜘蛛察覺到,甚至會被吃掉。如果過於膽怯,又會被其他“競爭對手”搶先一步。

  雖然雄蜘蛛的求偶路線在我們看來更像是一種大逃亡,但研究者卻試圖構建出這場“相親比賽”中的理論框架,採用一些更容易理解的模型來解釋動物在空間中的運動方式。

如果雄蜘蛛像這樣亂跑就死定了 | Giphy
如果雄蜘蛛像這樣亂跑就死定了 | Giphy

  馬克斯普朗克動物行為研究所的團隊就提出:雄蜘蛛在蜘蛛網上運動的軌跡,似乎能用行星繞恒星旋轉的原理,或者電子繞原子核的原理來解釋。

雄蜘蛛:什麼?找對象還要先學物理?| Giphy
雄蜘蛛:什麼?找對象還要先學物理?| Giphy

  回到那隻小心翼翼卻又勇敢求偶的雄性蜘蛛,它不能太快接近雌蜘蛛,因為這樣就很有可能被雌蛛當做“不速之客”而殺掉。

  這似乎和行星繞著恒星旋轉的原理相似,如果較小的行星或衛星離的太近、或走錯了路線,可能就會被恒星強大的吸引力所吸引,最後導致自身的毀滅,而這個道理放在蜘蛛上也是同理

  而這一原理,剛好和研究人員在巴拿馬熱帶雨林中觀察到的蜘蛛行為吻合。

  在同一張網上的雄蜘蛛之間也會有緊張的競爭。

  但同時,雄蛛又需要打起精神來,在其他雄蜘蛛到達之前搶先求偶

  在這種情景下,研究者提出,這些相互競爭的雄蜘蛛就像是圍繞原子核旋轉的電子一樣,互相感知,又相互排斥。研究者提出的這一物理模型可以有效地解釋為什麼雄性之間在網上的相互運動,以及大小不同的雄蜘蛛相互鬥爭的行為。

左上角,兩隻雄蜘蛛在求偶過程中“打”起來了!| doi:10.1073/pnas.2106269118/-/DCSupplemental
左上角,兩隻雄蜘蛛在求偶過程中“打”起來了!| doi:10.1073/pnas.2106269118/-/DCSupplemental

  根據這樣的物理公式計算得出,體型較大的雄蜘蛛似乎能夠以更快的速度到達心儀的對象。事實證明果然如此,如果雄性蜘蛛想要找到對象也需要讓自己變得更加“強壯”。

但是雄蜘蛛之間也會有相互排斥的行為。| doi:10.1073/pnas.2106269118/-/DCSupplemental
但是雄蜘蛛之間也會有相互排斥的行為。| doi:10.1073/pnas.2106269118/-/DCSupplemental

  不過,研究者也補充到:也許蜘蛛和原子本身相去甚遠,而蜘蛛的“求愛走位”,可能也並不需要它們擁有複雜的認知機制和物理知識。但我們依舊可以以“原子粒子”來觀察和解釋蜘蛛解決複雜任務的能力,畢竟它們都有一個共同點:都是大自然的神奇造物。

蜘蛛聽了都點讚!| Giphy
蜘蛛聽了都點讚!| Giphy

  看了半天,原來需要學好物理的,還是只有人類啊。

  來源:把科學帶回家

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