Пауки используют электрические поля для «воздухоплавания»
Способность пауков к полёту сотни лет интриговала учёных. Сам Чарльз Дарвин размышлял, как сотни этих существ в безветренный день оказались на «Бигле» в море, а позже с большой скоростью покинули корабль также в безветренную погоду.
Учёные объясняли такое поведение этих бескрылых членистоногих «воздухоплаванием» (ballooning), когда пауки могут преодолевать тысячи миль, выпуская шёлковые нити, которые поднимают и уносят их ветром.
Однако тот факт, что воздухоплавание наблюдалось при практически полном отсутствии ветра, в пасмурную и даже дождливую погоду, ставит вопрос: как пауки взлетают при низком аэродинамическом сопротивлении?
Биологи из Бристольского университета считают, что нашли ответ.
«Многие пауки используют для воздухоплавания несколько шёлковых нитей, которые расходятся веером. Это говорит о том, что должна быть вовлечена отталкивающая электростатическая сила», — объясняет ведущий исследователь доктор Эрика Морли, эксперт по сенсорной биофизике.
«Современные теории, использующие в качестве движущей силы только ветер, не могут предсказать закономерности воздухоплавания пауков. Почему в одни дни в воздух поднимается большое количество пауков, а в другие — ни одного? Мы хотели выяснить, существуют ли другие внешние силы, помимо аэродинамического сопротивления, которые могут запускать воздухоплавание, и какую сенсорную систему пауки могут использовать для обнаружения этого стимула».
Разгадка может крыться в градиенте атмосферного потенциала (Atmospheric Potential Gradient, APG) — глобальной электрической цепи, всегда присутствующей в атмосфере. APG и электрические поля (e-fields), окружающие всю материю, могут обнаруживать насекомые. Например, шмели могут обнаруживать электрические поля, возникающие между ними и цветами, а медоносные пчёлы используют свой заряд для общения с ульем.
Шёлк пауков давно известен как эффективный электрический изолятор, но до сих пор не было известно, что пауки могут обнаруживать и реагировать на электрические поля подобно пчёлам.
В исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Current Biology, учёные подвергли пауков семейства Linyphiidae воздействию контролируемых в лаборатории электрических полей, количественно эквивалентных тем, что встречаются в атмосфере. Они заметили, что включение и выключение поля заставляло паука двигаться вверх (включено) или вниз (выключено), доказывая, что пауки могут подниматься в воздух при отсутствии ветра под действием электрических полей.
Доктор Морли добавила:
«Ранее считалось, что за этот способ расселения ответственны силы сопротивления от ветра или тепловых потоков. Но мы показываем, что электрические поля, характерные для атмосферы, могут запускать воздухоплавание и обеспечивать подъёмную силу при полном отсутствии движения воздуха. Это означает, что как электрические поля, так и сопротивление могут обеспечивать силы, необходимые для расселения пауков путём воздухоплавания в природе».
Выводы имеют значение за пределами мира членистоногих. Воздушное расселение — важный биологический процесс и для многих гусениц, и для паутинных клещей. Улучшенное понимание механизмов расселения важно для глобальной экологии, так как может привести к лучшему описанию динамики популяций, распределения видов и экологической устойчивости.
Однако предстоит ещё много работы. Доктор Морли сказала:
«Следующим шагом будет изучение того, обнаруживают ли и используют ли электрические поля при воздухоплавании другие животные. Мы также надеемся провести дальнейшие исследования физических свойств шёлка для воздухоплавания и осуществить полевые исследования самого процесса».