为了成功找到对象，雄性蜘蛛可能要先学习行星怎么绕恒星运行
为了成功找到对象，雄性蜘蛛可能要先学习行星怎么绕恒星运行中科院物理所
2021-12-14 14:03
The following article is from 把科学带回家 Author 万物
动物世界可能比我们想象的还要更危机四伏，如果你是一只蜘蛛，“找对象”这件事情不仅很难，还有可能招来生命危险。
对于一些需要织网的蜘蛛来说，当雄性寻找配偶时，就需要走过一条漫长有危险的的路——雌性蜘蛛的网。它们通常需要在雌蛛的网中心处交配。 https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/iaAcvmticp2Do8AcaOLRHQshNTeLhcKj1g68qvWsEIFQOGibbNxVP3FFqxndJdwDzr7aG5E8DhFUdiczFkZ8nVxaPA/640?wx_fmt=jpeg雄蜘蛛“求爱”的赛场。| Wiki
雌性和雄性蜘蛛往往在外貌上有相当大的差异性，就黄蜂蜘蛛而言，雄性蜘蛛一般长约4.5mm，而雌性的平均长度为15mm，也就是说雌性在体型上就比雄性大3倍左右。 如果只是体型看起来具有威胁性也就算了，最危险的是，雄蜘蛛的求偶往往是“自杀式”的。多伦多大学的一项研究就发现，65%的雄蜘蛛会在交配时被雌蛛吃掉。像是我们熟知的“黑寡妇蜘蛛”、赤背蜘蛛都可能有一种自我牺牲式的求爱过程。 https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/iaAcvmticp2Do8AcaOLRHQshNTeLhcKj1gJOdo0ywFMibs8EcSZGCeE1lJxnCsYInY4xT9A3pQjjNoCmTyYUcEmzw/640?wx_fmt=jpeg雌雄蜘蛛之间的体型差距非常大，而雄蛛也可能在求偶过程中面临生命危险。| MPI of Animal Behavior/ Alex Jordan
对于蜘蛛来说，这可能是一种“利益最大化”的方式。吃掉雄性的蜘蛛，不但可以延长交配时间，为雌蛛提供充足的养分，还可以让雌蛛后代的数量成倍增长，对繁衍蜘蛛后代有重要的意义。 不过，在蜘蛛求偶的过程中，这种危险也存在着。雄蜘蛛们通常需要在丧命风险与找对象的回报之间反复权衡，调用一些特殊的生存方案。 https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/iaAcvmticp2Do8AcaOLRHQshNTeLhcKj1g8NXO4AEvNgIamLt9agqFGwhnAfcxMev3iaA0icDIZwmRvy7pibXKZLvvg/640?wx_fmt=jpeg勇敢的雄性蜘蛛要出发了。| Pixabay
对蜘蛛来说，富有弹性的蜘蛛网不仅是一种捕食手段，也能够感知来自外界环境的威胁。 蜘蛛通过腹部尖端的喷丝腺分泌丝，这是一种带有粘性的蛋白质。经过复杂的编织及加固过程后，最终形成了片状、管状甚至相互缠结的蜘蛛丝。 https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/iaAcvmticp2Do8AcaOLRHQshNTeLhcKj1gATvYIXP1jynmeH5Lib9AvL9hnhVMj5rq9XwDScibib6waUltu0tEd8qyg/640?wx_fmt=jpeg在澳大利亚西澳拍到的螺旋形蜘蛛网。织网技术高超。| Wiki
当猎物被网粘住时，受害者就会被裹入其中，被蜘蛛吃掉。蜘蛛丝虽然细，但是抗拉能力却大于同等质量的钢材，弹性也很强。研究者们试图开发的具有“超级纤维”的防弹背心就是采用了有超级强度、并且轻巧灵活的人造蜘蛛丝。 而蜘蛛会敏锐地察觉到蜘蛛网上所产生的弹力或震动，快速做出反应。 https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/iaAcvmticp2Do8AcaOLRHQshNTeLhcKj1gHtrwhjbNuuibGwPVzHTkgX6icHISTuYNdIcTYcD6xaBYrxgdqnzqP7Eg/640?wx_fmt=jpeg有些蜘蛛甚至能给树织出一件“衣服”。| Wiki
一只小型的雄性金色蜘蛛带着找“对象”的目标出发了。它小心翼翼地进入了心仪雌蛛的网，在不被发现的情况下慢慢接近雌蛛。 在这个过程中，雄蜘蛛一定要掌握好“非诚勿扰”的距离感。如果它过于热情或鲁莽，会被雌蜘蛛察觉到，甚至会被吃掉。如果过于胆怯，又会被其他“竞争对手”抢先一步。 虽然雄蜘蛛的求偶路线在我们看来更像是一种大逃亡，但研究者却试图构建出这场“相亲比赛”中的理论框架，采用一些更容易理解的模型来解释动物在空间中的运动方式。 https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_gif/iaAcvmticp2Do8AcaOLRHQshNTeLhcKj1gWia1lscpP2g0FUvummjwGJEC9jrRc7WtY0bVTucnAjWvJGbhNvCSsQw/640?wx_fmt=gif如果雄蜘蛛像这样乱跑就死定了 | Giphy
马克斯普朗克动物行为研究所的团队就提出：雄蜘蛛在蜘蛛网上运动的轨迹，似乎能用行星绕恒星旋转的原理，或者电子绕原子核的原理来解释。 https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_gif/iaAcvmticp2Do8AcaOLRHQshNTeLhcKj1g76wDTgtw8L1e44iaqCxDuUIZRxibnZSsskBuAN8QX5UlxeS5ugiadzAQQ/640?wx_fmt=gif雄蜘蛛：啥？找对象还要先学物理？| Giphy
回到那只小心翼翼却又勇敢求偶的雄性蜘蛛，它不能太快接近雌蜘蛛，因为这样就很有可能被雌蛛当做“不速之客”而杀掉。 这似乎和行星绕着恒星旋转的原理相似，如果较小的行星或卫星离的太近、或走错了路线，可能就会被恒星强大的吸引力所吸引，最后导致自身的毁灭，而这个道理放在蜘蛛上也是同理。而这一原理，刚好和研究人员在巴拿马热带雨林中观察到的蜘蛛行为吻合。 https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/iaAcvmticp2Do8AcaOLRHQshNTeLhcKj1gG0ibn50muVhHOiaPzKN9VHibsbqEzSU3nXmMv2ibtDDDlWuaGXFaEL31fQ/640?wx_fmt=jpeg在同一张网上的雄蜘蛛之间也会有紧张的竞争。
但同时，雄蛛又需要打起精神来，在其他雄蜘蛛到达之前抢先求偶。 在这种情景下，研究者提出，这些相互竞争的雄蜘蛛就像是围绕原子核旋转的电子一样，互相感知，又相互排斥。研究者提出的这一物理模型可以有效地解释为什么雄性之间在网上的相互运动，以及大小不同的雄蜘蛛相互斗争的行为。 https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_gif/iaAcvmticp2Do8AcaOLRHQshNTeLhcKj1g87L8ASzTzLFiadD74npOy8VfQu29VcwhVkWwrHeByOGLeUKJaiaXxYKA/640?wx_fmt=gif左上角，两只雄蜘蛛在求偶过程中“打”起来了！| doi:10.1073/pnas.2106269118/-/DCSupplemental
根据这样的物理公式计算得出，体型较大的雄蜘蛛似乎能够以更快的速度到达心仪的对象。事实证明果然如此，如果雄性蜘蛛想要找到对象也需要让自己变得更加“强壮”。 https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_gif/iaAcvmticp2Do8AcaOLRHQshNTeLhcKj1gq6PZ2Z7OcBvibx9IQClibk5FdnuibjWxLO9juvXID9iblyCV0ymyA4jTUw/640?wx_fmt=gif但是雄蜘蛛之间也会有相互排斥的行为。| doi:10.1073/pnas.2106269118/-/DCSupplemental
不过，研究者也补充到：也许蜘蛛和原子本身相去甚远，而蜘蛛的“求爱走位”，可能也并不需要它们拥有复杂的认知机制和物理知识。但我们依旧可以以“原子粒子”来观察和解释蜘蛛解决复杂任务的能力，毕竟它们都有一个共同点：都是大自然的神奇造物。 https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_gif/iaAcvmticp2Do8AcaOLRHQshNTeLhcKj1gd8fnsCWrRWDSqHSJpvbxV83qsWgRoDRj4mfGDQXzz3I60QDRibaqNOw/640?wx_fmt=gif蜘蛛听了都点赞！| Giphy
看了半天，原来需要学好物理的，还是只有人类啊。
撰文 Skin封面来源：MPI of Animal Behavior/ Alex Jordan资料来源：https://docs.qq.com/doc/DU2lRTEhIenNsc1NS
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