piątek, 11 październik 2019 08:01

Pająki potrafią latać, a zawdzięczają to elektryczności

Napisane przez Radosław Konieczny
Oceń ten artykuł
(0 głosów)
Pająki potrafią latać, a zawdzięczają to elektryczności Pixabay

31 października 1832 roku młody Karol Darwin wszedł na pokład HMS Beagle i zdał sobie sprawę, że wraz z nim na pokład statku dostały się tysiące intruzów. Mowa o małych czerwonych pająkach o szerokości jednego milimetra. Statek znajdował się ok. 95 kilometrów od brzegu, więc stworzenia musiały odpłynąć z wybrzeża argentyńskiego. „Wszystkie liny były pokryte i otoczone pajęczyną”, pisał Darwin.

Pająki nie posiadają skrzydeł, ale mimo to mogą wzbić się w powietrze. Wspinają się na odsłonięty punkt, unoszą brzuch do nieba, wytłaczają pasma jedwabiu i odfruwają. To zachowanie nazywa się balonowaniem. Może on przenosić pająki z dala od drapieżników i konkurentów lub w kierunku nowych ziem z dużymi zasobami. Ale bez względu na powód, jest to z pewnością niezwykle skuteczny środek transportu. Obecność pająków odnotowano już m.in. cztery kilometry nad ziemią i 1600 kilometrów wgłąb morza.

Powszechnie uważa się, że baloniarstwo funkcjonuje, ponieważ jedwab łapie wiatr, ciągnąc za sobą pająka. Ale to nie do końca ma sens, zwłaszcza że pająki "latają" tylko podczas lekkich wiatrów. Pająki nie wystrzeliwują jedwabiu z brzucha i wydaje się mało prawdopodobne, aby tak delikatny wietrzyk mógł być wystarczająco silny, aby rozproszyć nitki - nie mówiąc już o uniesieniu największych gatunków w górę lub wygenerowaniu dużych przyspieszeń przy starcie pajęczaków. Sam Darwin stwierdził, że szybkość lotu pająków jest „zupełnie nie do wyjaśnienia”, a jego przyczyna jest „niewytłumaczalna”.

Jednak Erica Morley i Daniel Robert znaleźli wyjaśnienie. Duet, który pracuje na uniwersytecie w Bristolu, udowodnił, że pająki wyczuwają pole elektryczne Ziemi i używają go do wystrzelenia siebie w powietrze.

Każdego dnia na całym świecie szaleje około 40 tys. burz, zmieniając tym samym atmosferę Ziemi w gigantyczny obwód elektryczny. Górne obszary atmosfery mają ładunek dodatni, a powierzchnia planety - ładunek ujemny. Nawet w słoneczne dni przy bezchmurnym niebie powietrze przenosi napięcie około 100 woltów na każdy metr nad ziemią. W mglistych lub burzowych warunkach gradient ten może wzrosnąć do dziesiątek tysięcy woltów na metr.

"Balonujące" pająki działają w tym planetarnym polu elektrycznym. Kiedy ich jedwab opuszcza ciała, zwykle odbiera ładunek ujemny. To odpycha podobne ujemne ładunki na powierzchniach, na których siedzą pająki, wytwarzając wystarczającą siłę, aby unieść je w powietrze. Pająki mogą zwiększyć te siły, wspinając się na gałązki, liście lub źdźbła trawy. Uziemione rośliny mają taki sam ujemny ładunek jak ziemia, na której rosną, ale wystają w dodatnio naładowane powietrze. Powoduje to wytwarzanie znacznych pól elektrycznych między otaczającym je powietrzem a końcami ich liści i gałęzi - oraz pająkami fruwającymi z tych wierzchołków.

Pomysł ten - ucieczka przez odpychanie elektrostatyczne - został po raz pierwszy zaproponowany na początku 1800 roku, w czasie podróży Darwina. Peter Gorham, fizyk, wskrzesił ten pomysł w 2013 roku i wykazał, że jest on matematycznie wykonalny. Ostatecznie Morley i Robert przetestowali to na prawdziwych pająkach.

Na wstępie wykazali, że pająki potrafią wykryć pola elektryczne. Naukowcy umieścili pajęczaki na pionowych paskach tektury na środku plastikowego pudełka, a następnie wytwarzali pola elektryczne między podłogą a sufitem o sile podobnej do tej, jaką pająki doświadczałyby na zewnątrz. Pola te postrzępiły maleńkie włoski sensoryczne na stopach pająków, znane jako trichobothria. - To tak, jakby pocierać balon i trzymać go przy włosach - mówi Morley.

W rezultacie pająki wykonały szereg ruchów zwanych chodzeniem na palcach - stanęły na końcach nóg i wybiły brzuch w powietrze. - Takie zachowanie można zobaczyć tylko przed balonowaniem - opisuje Morley. Wielu pająkom udało się wystartować, mimo że znajdują się w zamkniętych skrzyniach bez przepływu powietrza. A kiedy Morley wyłączył pola elektryczne w skrzynkach, balonujące pająki zwyczajnie spadły.

- Szczególnie ważnym jest, aby zdawać sobie sprawę, że pająki mogą fizycznie wykrywać zmiany elektrostatyczne w swoim otoczeniu - twierdzi Angela Chuang z University of Tennessee. - To podstawa wielu interesujących pytań badawczych - dodaje. - W jaki sposób różne siły pola elektrycznego wpływają na fizykę startu, lotu i lądowania? Czy pająki wykorzystują informacje o warunkach atmosferycznych do podejmowania decyzji o tym, kiedy poświęcić swoje sieci lub stworzyć nowe?

Prądy powietrzne mogą nadal odgrywać pewną rolę w balonowaniu. W końcu te same włosy, które pozwalają pająkom wyczuwać pola elektryczne, mogą również pomóc im ocenić prędkość lub kierunek wiatru. A Moonsung Cho z Politechniki Berlińskiej niedawno udowodnił, że pająki przygotowują się do lotu, podnosząc przednie nogi na wiatr, prawdopodobnie po to, aby sprawdzić ich siłę.

Tym niemniej badania Morleya i Roberta pokazują, że siły elektrostatyczne same w sobie wystarczają do wyrzucenia pająków w powietrze. - To naprawdę nauka przez duże "N" - mówi Gorham. - Jako fizyk wydawało mi się bardzo jasne, że pola elektryczne odgrywają kluczową rolę, ale mogłem jedynie spekulować, w jaki sposób biologia może to wspierać. Morley i Robert podnieśli to do poziomu pewności, który znacznie przekracza wszelkie moje oczekiwania.

- Myślę, że Karol Darwin byłby równie podekscytowany czytając wyniki tych badań - dodaje.

Źródło: The Atlantic

Skomentuj

Free Joomla! template by L.THEME