Vědci přišli na to, jak pavouci zjišťují, kterou část webu jejich oběť získala

Obsah:

Vědci přišli na to, jak pavouci zjišťují, kterou část webu jejich oběť získala
Vědci přišli na to, jak pavouci zjišťují, kterou část webu jejich oběť získala
Anonim

Matematici objevili jednoduchý princip, který umožňuje pavoukům zjistit, do které části jejich odchytové sítě se dostala další oběť, a také pomocí webu neustále shromažďovat informace o životním prostředí. Jejich zjištění byla publikována v SIAM Journal o aplikované matematice.

„Pavučina je přirozená, velmi lehká a elegantní struktura, která má ve vztahu ke své hmotnosti obrovskou sílu. Až dosud jsme neměli ani zjednodušený mechanický model, který by popisoval provoz a povahu tohoto dvourozměrného vibračního systému, „jeden z jejích autorů, profesor matematiky z University of Udine (Itálie) Antonio Morassi.

Pavučina po mnoho desetiletí přitahovala pozornost nejrůznějších vědců. Inženýry a matematiky například zajímají principy struktury sítě, biochemiky a chemiky - její složení a možnosti využití jejích součástí v praxi a evolucionisty - to, jak se pavouci naučili splétat takové odchytové sítě.

Vědci doufají, že tyto experimenty pomohou lidstvu „okopírovat“některé z vynálezů přírody a naučí nás je využívat pro vlastní účely. Například v červenci letošního roku genetici dekódovali genom pavouků Madagaskaru, kteří tkají nejsilnější záchytné sítě na Zemi, a objevili jedinečný protein, díky kterému jsou jejich odchytové sítě desetkrát silnější než kevlar.

Morassi a jeho kolega Alexandre Cavano z University of São Paulo (Brazílie) našli matematickou odpověď na jednu z hlavních biologických záhad - jak pavouci téměř okamžitě určují, do které části svého webu se dostala další oběť, a také ji odlišují od náhodných rány větru nebo rány větví …

Lovecká matematika

Pletivo je tkané z radiálních a spirálových vláken, jejichž složení a funkce se liší. Ty se skládají z „měkké“odrůdy hedvábí, která se přilepí na oběť a zabrání jí opustit lovcovu síť. Radiální vlákna jsou tvořena extra silnou variací těchto proteinových vláken, která drží síť na místě a zabraňují jejímu deformaci.

V minulosti se je matematici pokusili znázornit jako jednorozměrné struktury, podél kterých se šíří vibrace generované „večeří“pavouka nebo náhodnými procesy. Tyto modely odvedly dobrou práci při popisu toho, jak různé typy oscilací vznikají, ale nebyly schopny vysvětlit, jak přesně osmnohý predátor určuje jejich typ a lokalizuje jejich zdroje.

Cavanaugh a Morassi vyřešili tento problém představou pavučiny jako jakési dvourozměrné membrány, která se skládá z mnoha propletených vláken dvou typů. Po povrchu této membrány se šíří různé druhy vibrací. Tento přístup jim umožnil vžít se do kůže pavouka číhajícího ve středu sítě a pochopit, jak „slyší“své oběti, vítr a další zdroje hluku.

Výpočty ukázaly, že dravec určuje polohu své kořisti porovnáním toho, jak moc se mění napínací síla různých radiálních vláken dotýkajících se jejích nohou. Osm nohou pavouka podle vědců stačí na to, aby jednoznačně určily zdroj vibrací a pochopily, co je způsobuje.

Podobné matematické principy lze podle Morassiho použít k vytvoření nadcitlivých tlakových senzorů a dalších senzorů, podobných principům zařízení na webu, a také k řešení dalších praktických problémů.

Doporučuje: