Forskere har fundet ud af, hvordan edderkopper finder ud af, hvilken del af nettet deres offer fik

Indholdsfortegnelse:

Forskere har fundet ud af, hvordan edderkopper finder ud af, hvilken del af nettet deres offer fik
Forskere har fundet ud af, hvordan edderkopper finder ud af, hvilken del af nettet deres offer fik
Anonim

Matematikere har opdaget et simpelt princip, der gør det muligt for edderkopper at finde ud af, hvilken del af deres fangnet, det næste offer er faldet i, og også bruge nettet til konstant at indsamle oplysninger om miljøet. Deres resultater blev offentliggjort i SIAM Journal on Applied Mathematics.

"Edderkoppespindet er en naturlig, meget let og elegant struktur, der har en enorm styrke i forhold til dens masse. Indtil nu havde vi ikke engang en forenklet mekanisk model, der ville beskrive driften og arten af dette todimensionale vibrationssystem, "En af forfatterne, professor i matematik fra universitetet i Udine (Italien) Antonio Morassi.

Spindelvævet har tiltrukket sig opmærksomhed fra en lang række forskere i mange årtier. Eksempelvis er ingeniører og matematikere interesseret i principperne for banens struktur, biokemikere og kemikere - dets sammensætning og mulighederne for at bruge dets komponenter i praksis og evolutionister - i hvordan edderkopper lærte at væve sådanne fangstbaner.

Forskere håber, at disse eksperimenter vil hjælpe menneskeheden med at "kopiere" nogle af naturens opfindelser og lære os at bruge dem til vores egne formål. For eksempel i juli i år afkodede genetikere genomet af Madagaskar -edderkopper, der væver de stærkeste fangstbaner på Jorden, og opdagede et unikt protein, der gør deres fangstnet ti gange stærkere end Kevlar.

Morassi og hans kollega Alexandre Cavano fra University of São Paulo (Brasilien) fandt et matematisk svar på et af de vigtigste biologiske mysterier - hvordan edderkopper næsten øjeblikkeligt afgør, hvilken del af deres web det næste offer er faldet i, og også adskiller det fra tilfældige slag af vind eller slag af grene …

Matematikjagt

Banen er vævet af radiale og spiralfibre, hvis sammensætning og funktion er forskellige. Sidstnævnte består af en "blød" sort af silke, som klæber til offeret og forhindrer det i at forlade jægerens net. Radiale filamenter består af en ekstra stærk variation af disse proteinfibre, der holder nettet på plads og forhindrer det i at skæve.

Tidligere har matematikere forsøgt at repræsentere dem som endimensionelle strukturer, langs hvilke vibrationer genereret af edderkoppens "middag" eller ved tilfældige processer formerer sig. Disse modeller gjorde et godt stykke arbejde med at beskrive, hvordan forskellige typer svingninger opstår, men de var ikke i stand til at forklare, hvordan det ottebenede rovdyr præcist bestemmer deres type og lokaliserer deres kilder.

Cavanaugh og Morassi løste dette problem ved at forestille sig edderkoppespindet som en slags todimensionel membran, som består af mange sammenflettede fibre af to typer. Forskellige typer vibrationer formerer sig langs overfladen af denne membran. Denne fremgangsmåde gav dem mulighed for at sætte sig i skoene til en edderkop, der lurede i midten af nettet, og forstå, hvordan den "hører" dens ofre, vind og andre støjkilder.

Beregninger har vist, at et rovdyr bestemmer placeringen af sit bytte ved at sammenligne, hvor meget spændingskraften af forskellige radiale fibre, der rører ved dets ben, ændrer sig. Edderkoppens otte ben er ifølge forskerne helt nok til utvetydigt at bestemme kilden til vibrationerne og forstå, hvad der forårsager dem.

Lignende matematiske principper, ifølge Morassi, kan anvendes til at oprette overfølsomme trykfølere og andre sensorer, der ligner principperne for enheden på nettet, samt for at løse andre praktiske problemer.

Anbefalede: