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无数从天而降的蜘蛛网,覆盖了美国加州

无数从天而降的蜘蛛网,覆盖了美国加州

科学

图片来源:pixabay


天网恢恢。


撰文 | 黄雨佳

审校 | 栗子


10月5日,原本是一个平平无奇的周四,美国加利福尼亚州却出现了诡异的一幕。阳光明媚的晴空中突然飘起神秘的白色絮状物体,它们纷纷下落,黏在电线杆、车辆和地面上,甚至还会落到行人身上。当人们仔细端详时才发现,那大团大团的东西竟然是蜘蛛网不少加州居民在社交媒体上记录下了这场大规模“蜘蛛雨”,也算是为即将到来的万圣节预热。


加州居民拍摄到的从天而降的蜘蛛网(图片来源:@karensusy3 via TikTok)

 

其实,这种蜘蛛网大规模从天而降的现象并不罕见,澳大利亚的一些居民或许对此更加熟悉。2015年5月,澳大利亚南部高地也曾出现过如雪般的蜘蛛网从天而降的情景;2012年3月,被洪水袭击的澳大利亚南部小镇更是被蜘蛛网全面覆盖,呈现一片银装素裹的景象。除此之外,巴西和巴基斯坦也有过类似报道。一些人还会把这种从天上飘落的银丝亲切地称为“天使头发”(angel hair)。

 

其实,“天使头发”不过是蜘蛛用来迁徙的工具

 

一个澳大利亚公园中被蜘蛛网覆盖的地面(图片来源:Byrce and Leslie Anne Schmidt via BuzzFeed)

 


飞翔的蜘蛛


为了避免与同类争夺食物、配偶、栖息地等资源,蜘蛛常常需要迁徙。虽然没有翅膀,它们却能巧妙地利用蛛丝长途远行1832年11月,小猎犬号已行驶至距离海岸约100千米,正在甲板上吹风的达尔文忽然发现了许多“气球驾驶员”。它们是一群暗红色的小蜘蛛,正乘坐着细细的蛛丝做成的“气球”飞行。


这些小家伙有着高超的“驾驶技巧”,它们顺着蛛丝在空中上上下下,甚至能借助蛛丝“气球”在水面上滑翔。其中一些会爬到高凸的区域,然后抬起腹部,发射蛛丝,“咻”地一下就飞走了。还有一些蜘蛛会站在柱子顶端,分泌出四五根呈扇形分布的蛛丝,然后随风而去。


达尔文认为,飞行技能是这些小蜘蛛与生俱来的本能,就像水蛛(Argyroneta aquatica)擅长潜水那样。后来,科学家将蜘蛛这种像气球一样的行为命名为“飞航”(ballooning)。小蜘蛛不仅飞行速度很快,6小时内能航行30千米,而且还能飞很远,能通过连续飞航到达3200千米(相当于昆明到沈阳)以外的地方。飞行高度也相当惊人,有人甚至在大气平流层发现过飞航的蜘蛛

 

在巴西拍摄到的大规模飞航的蜘蛛(图片来源:@Guardian News via YouTube)

 

许多蜘蛛都具有飞航能力。目前,研究人员已经记录到至少27个科的飞航蜘蛛,它们分布在世界各地,也包括中国。不同蜘蛛的飞航习性差异很大,一些全年飞航,另一些则选择在春末或秋季迁徙。


这样看来,飞航蜘蛛并不是什么罕见的事,为何我们很少见到集体在空中飞翔的蜘蛛呢?这是因为,通常而言,蜘蛛飞航是个体行为。但在某些特殊情况下,例如因洪水导致蜘蛛的栖息地被大范围破坏,需要集体撤离,或是原本准备飞航的蜘蛛一直没能遇上合适的天气,直到天气变得适宜才集中飞航。



“蜘蛛侠”的秘密


正如达尔文所观测到的,蜘蛛通常会使用两种方式飞航。


第一种方式名为“踮脚式”(tip-toe)。蜘蛛首先会走到一个高耸的表面,然后抬起一条或两条前腿,并保持这种姿势5~8秒,重复几次。这是它们在利用腿上的毛来感受周围环境是否适宜飞行。评估完成后,如果决定飞航,它们便会顺着风的方向旋转身体,然后抬起腹部(也称为“踮起脚尖”),开始吐丝,并以此制作飞行道具。


首先,蜘蛛会用后腿将吐丝器吐出的丝粘到所在的平面上,这是它为自己系上的“安全线”(safety line)。然后,起飞流程正式开始。它用腹部其他的腺体吐出多根2~4米长的蛛丝,这些蛛丝在空中展开,形成薄薄的三角形,在风中狂舞。同时,它还会用后腿将安全线控制在合理的位置,避免其阻挡丝线气球在空中展开。


一段时间后,小蜘蛛松开原本牢牢抓住的表面,同时将所有腿向外伸展,然后斜斜地向远处飞去。在飞航过程中,蜘蛛也不忘“抓紧”安全线。直到飞至3~5米远,安全线才会断掉。如果在起飞前,天气条件突然变得不适合飞航,它还会立即切断蛛丝,重新等待合适的时机。


使用“脚尖式”飞航的蜘蛛(图片来源:原论文)

 

另一种蜘蛛飞航的方式是“漂筏式”(dragline),顾名思义,就像是蜘蛛在空中放下一个由蛛丝构成的筏子。当蜘蛛选择从高高的柱子上飞航时,原本固定在柱子上的安全线就变成了“蹦极绳”。它们会顺着绳子下降0.4~1.1米,然后一边在空中摇摆,一边编织“筏子”


它们在空中不停挥舞前后腿,以此保持自己的腹部始终对准风上行的方向。蛛丝组成的筏子从它的腹部缓缓生成,在风的作用下向上弯曲,蜘蛛也随之向上飘动。当蛛丝筏有了足够的升力,小蜘蛛便切断安全丝,愉快地飞走了。


使用“漂筏式”飞航的蜘蛛。红色表示用于固定的“安全丝”,蓝色表示参与飞航的蛛丝筏(图片来源:原论文)

 

为什么仅仅靠几根柔软的蜘蛛丝,蜘蛛就能腾空而起呢?科学家对此有着不同观点。


一些科学家认为,这要从空气动力学角度解释。例如,在阳光明媚又有微风的春秋季,太阳加热地面后产生的向上气流为蜘蛛提供了飞行的动力,因此,这也是它们最常飞航的日子。但在酷暑炎炎的夏季,虽然上升气流较多,可由于缺少横向的微风,蜘蛛即便起飞也无法航行。更极端的,在凛冽的寒冬,狂风又会干扰气流上升,因此也不利于蜘蛛飞航。


然而,随着研究的深入,一些科学家对这种理论提出了质疑。为什么仅仅在低风速的条件下,蜘蛛就能获得如此高的初始加速度?而且,蜘蛛实际上并不能像电影中的蜘蛛侠那样“滋”地一下就喷出蛛丝,需要外力才能将蛛丝从腺体中拉出来(例如用后腿将蛛丝拉出并粘到一个表面上),上升气流怎么可能做到这一点呢?


因上升气流而飞航的蜘蛛(图片来源:原论文)

 

科学家观察到,蜘蛛在飞航时产生的蛛丝会分成扇形,而不会再缠成一团。因此,他们猜测电荷在飞航中起到了重要作用。的确,蜘蛛和它们产生的蛛丝都带有负电荷,而且蜘蛛还能通过爬上树枝、树叶和草等来增加身上的负电荷。蛛丝所带的负电荷间有静电排斥,这让它们在气流中仍保持分开状态。


另一方面,地球大气则带有正电荷,与带负电的大地之间形成了一个巨大的电场。即便是万里无云的晴天,这种大气电势梯度(APG)也能达到100伏特/米,如果是在有雾或暴风雨的情况下,甚至可能会增加到每米数万伏特。因此,带负电的蛛丝天然就会在这种环境下受到向上的电场力。而且,蜘蛛飞航时选择的凸起表面也具备更强的局部电场。


科学家将蜘蛛放在了一个无风的环境,他们发现,一旦开启环境中的电场,蜘蛛也会表现出“踮起脚尖”的行为。这说明,它们是在感受空气中的电荷。而且,其中许多蜘蛛也成功起飞,通过调整封闭环境中的电场强度,研究人员还能控制蜘蛛飞上飞下


在变化的电场中飞上飞下的蜘蛛(图片来源:原论文)

 

除了栖息地的环境和气流及电场条件外,温度、湿度、光强、压力等因素都可能影响蜘蛛是否决定飞航。如果你也在某一天遇到从天而降的蜘蛛网,不必惊慌,因为大多数飞航的蜘蛛都没有毒,它们只是正在搬家的小可爱罢了。


参考链接:

https://www.sciencetimes.com/articles/46426/20231009/spiders-falling-skies-california-biologist-explains-bizarre-phenomenon.htm

https://www.tiktok.com/@karensusy3/video/7286222218852355374

https://www.snopes.com/fact-check/park-covered-spider-webs/

https://www.buzzfeed.com/bradesposito/meowth-thats-right

https://www.gutenberg.org/cache/epub/3704/pg3704-images.html

https://www.biodiversity-science.net/article/2021/1005-0094/1005-0094-29-4-517.shtml

https://www.youtube.com/watch?v=RKV34U2vEk8

https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.2004405

https://www.livescience.com/7247-fly-spiders-check-weather.html

https://www.newscientist.com/article/2173544-spiders-can-use-electricity-in-the-air-to-balloon-for-kilometres/

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(18)30693-6



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