没有翅膀的蜘蛛能“飞”数百公里，研究称靠地球电场

7月10日消息，据大西洋月刊报道，1832年10月31日，年轻博物学家查尔斯·达尔文（Charles Darwin）走到英国皇家海军“贝格尔”号（HMS Beagle）的甲板上，并意识到这艘船已经被成千上万的“入侵者”充当寄宿之地。几乎到处都是微小的红色蜘蛛，它们的体长只有1毫米。这艘船离海岸96公里远，所以这些生物肯定是从阿根廷陆地漂过来的。达尔文在书中写道:“所有的绳索都被蛛丝包裹着。”

图：正准备飞航的蜘蛛

虽然蜘蛛没有翅膀，但它们依然可以飞到空中。它们会爬到露天的地方，把腹部抬向天空，挤出丝线，然后随风飘走。这种行为叫做“飞航”（ballooning）。这种本领不仅能帮助蜘蛛躲避捕食者和竞争对手的攻击，还能带它们前往资源丰富的新领地。但不管出于什么原因，飞航显然是一种有效的旅行方式。在距地面4000米的高空和1600公里外的海面上，都发现过蜘蛛的踪迹。

人们普遍认为，飞航的工作原理是蛛丝迎风飘扬，并将蜘蛛拖在风中。但这并不是完全合理的，特别是因为蜘蛛只在微风中飞航。蜘蛛不会从腹部吐出蛛丝，这种温和的微风似乎也不太可能有足够的力量把蛛丝拉出来，更不用说让最大的蜘蛛物种飞到高处，或者产生让蛛形纲动物起飞的高加速速度。达尔文自己也发现蜘蛛飞行的速度是“完全无法解释的”，其原因同样“无法解释”。

但是埃里卡·莫利（Erica Morley）和丹尼尔·罗伯特（Daniel Robert）找到了合理解释。布里斯托尔大学的这对搭档已经证明，蜘蛛能够感知地球的电场，并利用它将自己发射到空中。每天，全球约发生4万次雷暴，把地球的大气层聚集成巨大的电路。大气的上层有正电荷，而地球表面有负电荷。即使在晴朗无云的天气里，空气的电压在地面上每升高1米就会增加100伏左右。在雾或风暴天气下，这种梯度可能增加到每米几万伏。

飞航的蜘蛛在这个行星电场中活动。当它们的蛛丝离开身体时，通常会带上负电荷。这就能在蜘蛛所处的表面产生类似的负电荷，产生足够的力量将它们抛向空中。蜘蛛可以通过爬上树枝、树叶或草叶来增加这些力量。在地球上，植物和它们生长的地面有同样的负电荷，但它们却突出到带正电荷的空气中。这就在它们周围的空气和它们的叶子与枝干之间产生了大量的电场，同时蜘蛛也从这些顶端飞航起来。

这个想法（即静电排斥飞行）最早是在19世纪初提出的，也就是在达尔文航行的时候。物理学家彼得·戈汉姆(Peter Gorham)2013年重新提出了这个想法，并证明它在数学上是合理的。现在，莫利和罗伯特用蜘蛛进行了测试。首先，他们证明了蜘蛛能探测到电场。他们蜘蛛放在塑料盒子中间的垂直硬纸板上，然后在地板和天花板之间产生电场，强度与蜘蛛在户外所经历的类似。这些区域促使蜘蛛脚上的细小感知毛trichobothria竖起。莫利说：“就像你摩擦一个气球，然后把它举到你的头发上。”

作为回应，这些蜘蛛会做出被称为“踮起脚尖”的动作，它们用腿的末端站立，腹部悬在空中。莫利说：“这种行为只有在飞航之前才会出现。”许多蜘蛛实际上成功地起飞了，尽管它们被关在封闭的盒子里，里面没有气流。当莫利关掉盒子里的电场时，处于飞航状态的蜘蛛掉了下来。

田纳西大学的安吉拉（Angela Chuang）说，尤其重要的是要知道，蜘蛛能够察觉身体周围环境的静电变化。她说：“这是许多有趣研究问题的基础。各种电场强度如何影响起飞、飞行和着陆的物理特性？蜘蛛是利用大气条件的信息来决定什么时候破网，还是创造新网？”气流在飞航过程中仍可能发挥一定的作用。毕竟，同样的毛发可以让蜘蛛感知电场，也可以帮助它们测量风速或方向。来自柏林科技大学的赵文胜(音译)最近表示，蜘蛛通过把前腿伸到风里来准备飞行，这大概是为了测试风的强度。

然而，莫利和罗伯特的研究表明，静电力量本身就足以将蜘蛛推向空中。戈汉姆称：“这真的是最顶级的科学。作为一名物理学家，我很清楚电场发挥了核心作用，但我只能推测生物学如何支持这一点。莫利和罗伯特已经为这个问题提供了近乎可确定的答案，远远超出了我的预期。我认为达尔文读到他们的发现时，肯定也和我同样感到激动。”

广告声明：文内含有的对外跳转链接（包括不限于超链接、二维码、口令等形式），用于传递更多信息，节省甄选时间，结果仅供参考，IT之家所有文章均包含本声明。