Аэродинамические способности пауков интриговали ученых на протяжении сотен лет. Сам Чарльз Дарвин размышлял о том, как сотням существ удалось сесть на «Бигль» в безветренный день в море, а затем взлететь с корабля на огромной скорости в безветренный день..
Ученые приписывают летное поведение этих бескрылых членистоногих «полётам на воздушном шаре», когда пауки могут переноситься на тысячи миль, выпуская шелковые дорожки, которые толкают их вверх и вверх по ветру.
Однако тот факт, что надувные шары наблюдались при отсутствии ветра, при пасмурном небе и даже в дождливую погоду, поднимает вопрос: как пауки взлетают при низком уровне аэродинамического сопротивления?
Биологи из Бристольского университета считают, что нашли ответ.
«Многие пауки надуваются, используя несколько нитей шелка, которые распускаются в форме веера, что предполагает наличие отталкивающей электростатической силы», - объясняет ведущий исследователь доктор Эрика Морли, эксперт в области сенсорной биофизики.
Современные теории не могут предсказать закономерности полета пауков на воздушном шаре, используя только ветер в качестве движущей силы. Почему в некоторые дни пауки поднимаются в воздух в большом количестве, а в другие дни пауки вообще не пытаются взлететь? Мы хотели выяснить, существуют ли другие внешние силы, а также аэродинамическое сопротивление, которые могут вызвать вздутие живота, и какую сенсорную систему они могут использовать для обнаружения этого стимула».
Разгадка тайны может заключаться в Градиенте Атмосферного Потенциала (APG), глобальной электрической цепи, которая всегда присутствует в атмосфере. ПНГ и электрические поля (е-поля), окружающие все материю, могут быть обнаружены насекомыми. Например, шмели могут обнаруживать электронные поля, возникающие между ними и цветами, а медоносные пчелы могут использовать свой заряд для связи с ульем.
Шелк паука уже давно известен как эффективный электрический изолятор, но до сих пор не было известно, что пауки могут обнаруживать электронные поля и реагировать на них так же, как пчелы.
В своем исследовании, результаты которого опубликованы сегодня в журнале Current Biology, ученые из Бристоля подвергали пауков-линифиидов воздействию контролируемых в лаборатории электронных полей, которые были количественно эквивалентны полям, обнаруженным в атмосфере. Они заметили, что включение и выключение электронного поля заставляло паука двигаться вверх (включено) или вниз (выключено), доказывая, что пауки могут перемещаться по воздуху в отсутствие ветра под воздействием электрических полей..
Доктор Морли добавил: «Ранее считалось, что силы сопротивления ветра или термиков ответственны за этот способ рассеивания, но мы показываем, что электрические поля с силой, характерной для атмосферы, могут вызывать раздувание и обеспечивать подъемную силу в отсутствие любого движения воздуха. Это означает, что электрические поля, а также сопротивление могут создавать силы, необходимые для рассеивания паука на воздушном шаре в природе».
Выводы имеют применение не только в мире членистоногих. Распространение по воздуху также является важным биологическим процессом для многих гусениц и паутинных клещей. Более глубокое понимание механизмов расселения важно для глобальной экологии, поскольку оно может привести к более точному описанию динамики популяций, распределения видов и экологической устойчивости.
Однако предстоит еще много работы. Доктор Морли сказал: «Следующий шаг будет заключаться в том, чтобы выяснить, обнаруживают ли и используют ли другие животные электрические поля при полетах на воздушном шаре. Мы также надеемся провести дальнейшие исследования физических свойств шелка для воздушных шаров и провести исследования воздухоплавания в полевых условиях».