A alerga într-o păianjen nevăzută în pădure poate fi destul de înspăimântător, dar dacă ai fi îngrijorat de faptul că o păianjen - și păianjenul - te catapultează? Așa se întâmplă cu insectele din pădurile tropicale amazoniene din Peru, unde un păianjen cu praștie lansează o pânză - și el însuși - pentru a prinde muște și țânțari nebănuși.

paianjenul

Cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Georgia au produs ceea ce ar putea fi primul studiu cinematic al modului în care acest uimitor arahnid stochează suficientă energie pentru a produce o accelerație de 1.300 metri/secundă2 - 100 de ori mai mare decât accelerația unui ghepard. Această accelerație produce viteze de 4 metri pe secundă și supune păianjenul la forțe de aproximativ 130 Gs, de peste 10 ori mai mult decât pot suporta piloții de vânătoare fără a se înnegri.

Păianjenul peruvian și verii săi se remarcă printre arahnide prin capacitatea lor de a face instrumente externe - în acest caz, pânzele lor - și le folosesc ca arcuri pentru a crea mișcare ultrarapidă. Capacitatea lor de a ține un arc gata de lansare ore în șir în timp ce așteaptă un țânțar care se apropie sugerează încă un alt instrument uimitor: un mecanism de blocare pentru eliberarea arcului.

„Spre deosebire de broaște, greieri sau lăcuste, păianjenul praștie nu se bazează pe mușchii săi pentru a sari foarte repede”, a declarat Saad Bhamla, profesor asistent la Școala de Inginerie Chimică și Biomoleculară din Georgia Tech, care studiază organismele ultrarapide. „Când țese o nouă rețea în fiecare seară, păianjenul creează un arc complex, tridimensional. Dacă comparați acest arc natural de mătase cu nanotuburile de carbon sau alte materiale create de om în ceea ce privește densitatea de putere sau densitatea energiei, este vorba de ordine de magnitudine mai puternică. "

Studiul, sustinut de National Science Foundation si National Geographic Society Foundation, a fost publicat pe 17 august in revista Current Biology. Cercetătorii spun că înțelegerea modului în care mătasile web depozitează energie ar putea furniza noi surse de energie pentru roboți mici și alte dispozitive și ar putea duce la noi aplicații pentru materialul robust.

Păianjenii cu praștie, cunoscuți sub numele științific de gen Theridiosomatid, construiesc pânze conice tridimensionale cu o linie de tensiune atașată la centru. Membrul peruvian al acelei familii de păianjeni, care are o lungime de aproximativ 1 milimetru, trage linia de tensiune cu picioarele din față pentru a întinde structura în timp ce se ține de pânză cu picioarele din spate. Când simte o masă în raza de acțiune, păianjenul lansează pânza și el însuși către o muscă sau țânțar.

Dacă lansarea are succes, păianjenul își învelește repede masa cu mătase. Dacă păianjenul ratează, pur și simplu trage linia de tensiune pentru a reseta banda pentru următoarea oportunitate.

„Credem că această abordare oferă probabil păianjenului avantajul vitezei și al surprizei, și poate chiar al efectului uimirii prăzii”, a remarcat Symone Alexander, cercetător postdoctoral în laboratorul Bhamla. "Păianjenii sunt mici și urmăresc insecte care zboară rapid, care sunt mai mari decât sunt. Pentru a prinde una, trebuie să fii mult, mult mai rapid decât sunt."

Păianjenii cu praștie au fost descriși într-o publicație din 1932 și, mai recent, de Jonathan Coddington, acum entomolog senior de cercetare la Smithsonian Institution. Bhamla are un interes pentru organismele în mișcare rapidă, dar mici, așa că el și Alexander au organizat o excursie pentru a studia creatura catapultă folosind camere ultra-rapide pentru a măsura și înregistra mișcarea.

„Am vrut să înțelegem aceste mișcări ultrarapide, deoarece ne pot forța perspectiva să se schimbe de la gândirea la ghepardi și șoimi ca fiind singurele animale rapide”, a spus Bhamla. "Există multe nevertebrate foarte mici care pot realiza mișcări rapide prin structuri neobișnuite. Ne-am dorit cu adevărat să înțelegem cum acești păianjeni realizează acea accelerare uimitoare".

Cercetătorii au călătorit șase ore cu barca din Puerto Maldonado până la Centrul de Cercetare Tambopata. Nu există electricitate în zonă, așa că nopțile sunt foarte întunecate. „Ne-am ridicat ochii și am văzut un mic punct roșu”, și-a amintit Bhamla. "Eram atât de departe de cea mai apropiată lumină încât punctul s-a dovedit a fi planeta Marte. Am putut vedea și Calea Lactee atât de clar."

Întunericul intens ridică întrebarea cu privire la modul în care păianjenul își simte prada și determină unde să țintească singur. Bhamla crede că trebuie să folosească o tehnică de detectare acustică, o teorie susținută de modul în care cercetătorii au păcălit păianjenul să-și lanseze pânza: ei pur și simplu au pocnit degetele.

Dincolo de simțirea în întuneric, cercetătorii s-au întrebat, de asemenea, cum păianjenul declanșează eliberarea pânzei. "Dacă o insectă ajunge în raza de acțiune, păianjenul eliberează un mic pachet de mătase pe care l-a creat târându-se de-a lungul liniei de tensiune", a spus Alexander. "Eliberarea pachetului controlează cât de departe zboară pânza. Atât păianjenul, cât și pânza se mișcă înapoi."

Un alt mister este modul în care păianjenul ține cu răbdare pânza în timp ce așteaptă să treacă mâncarea. Alexander și Bhamla au estimat că întinderea pânzei necesită cel puțin 200 de dine, o cantitate extraordinară de energie pentru a genera un păianjen mic. Ținând asta ore în șir ar putea pierde multă energie.

„Generarea a 200 de dine ar produce forțe uriașe pe picioarele mici ale păianjenului”, a spus Bhamla. „Dacă recompensa este un țânțar la sfârșitul celor trei ore, merită asta? Credem că păianjenul trebuie să folosească un fel de truc pentru a-și bloca mușchii ca un zăvor, astfel încât să nu fie nevoie să consume energie în timp ce așteaptă ore întregi. . "

Dincolo de curiozitate, de ce să călătorim în Peru pentru a studia creatura? "Păianjenul cu praștie oferă un exemplu de vânătoare activă în loc de pasiv, așteptați ca o insectă să se ciocnească în strategia web, dezvăluind o nouă funcționalitate a mătăsii de păianjen", a spus Bhamla. „Înainte de aceasta, nu ne gândisem să folosim mătasea ca un izvor cu adevărat puternic”.

Un alt beneficiu neintenționat este schimbarea atitudinii față de păianjeni. Înainte de studiu, Alexander recunoaște că se temea de păianjeni. Fiind înconjurați de păianjeni cu praștie în jungla peruană - și văzând lucrurile uimitoare pe care le fac - a schimbat asta.

„În pădurea tropicală noaptea, dacă îți strălucești lanterna, vezi repede că ești complet înconjurat de păianjeni”, a spus ea. "În casa mea, nu mai ucidem păianjeni. Dacă se întâmplă să fie înfricoșători și într-un loc greșit, îi mutăm în siguranță într-o altă locație."

Alexander și Bhamla sperau să se întoarcă în Peru în această vară, dar aceste planuri au fost întrerupte de coronavirus. Sunt dornici să învețe în continuare de la păianjen.

„Natura face o mulțime de lucruri mai bine decât pot face oamenii, iar natura le face de mult mai mult timp”, a spus ea. „A fi în afara terenului îți oferă o perspectivă diferită, nu numai despre ceea ce face natura, ci și de ce este necesar acest lucru.”

Această cercetare a fost susținută de Fundația Națională pentru Științe (NSF) prin premiul 1817334 și CARIERA 1941933, de Fundația Națională Geografică prin NGS-57996R-19 și de către Eckert Postdoctoral Research Fellowship de la Georgia Tech School of Chemical and Biomolecular Engineering. Orice opinii, constatări și concluzii sau recomandări exprimate în acest material sunt cele ale autorilor și nu reflectă neapărat opiniile organizațiilor de finanțare.