Para saintis telah mengetahui bagaimana labah-labah mengetahui bahagian jaring yang diperoleh mangsa mereka

Isi kandungan:

Para saintis telah mengetahui bagaimana labah-labah mengetahui bahagian jaring yang diperoleh mangsa mereka
Para saintis telah mengetahui bagaimana labah-labah mengetahui bahagian jaring yang diperoleh mangsa mereka
Anonim

Ahli matematik telah menemui prinsip mudah yang membolehkan labah-labah untuk mengetahui bahagian jaring perangkap mereka yang mana mangsa berikutnya masuk, dan juga menggunakan jaring untuk terus mengumpulkan maklumat mengenai persekitaran. Penemuan mereka diterbitkan dalam SIAM Journal on Applied Mathematics.

"Jaring labah-labah adalah struktur semula jadi, sangat ringan dan elegan yang mempunyai kekuatan yang luar biasa dalam hubungannya dengan jisimnya. Sehingga kini, kita tidak mempunyai model mekanikal yang dipermudah yang akan menggambarkan operasi dan sifat sistem getaran dua dimensi ini, "salah seorang pengarangnya, profesor matematik dari Universiti Udine (Itali) Antonio Morassi.

Jaring laba-laba telah menarik perhatian pelbagai ilmuwan selama beberapa dekad. Sebagai contoh, jurutera dan ahli matematik berminat dengan prinsip struktur web, ahli biokimia dan ahli kimia - komposisi dan kemungkinan penggunaan komponennya dalam praktik, dan evolusionis - bagaimana labah-labah belajar menenun jaring yang terperangkap.

Para saintis berharap eksperimen ini dapat membantu manusia "menyalin" beberapa penemuan alam dan mengajar kita untuk menggunakannya untuk tujuan kita sendiri. Sebagai contoh, pada bulan Julai tahun ini, ahli genetik menyahkod genom labah-labah Madagaskar, yang menenun jaring perangkap terkuat di Bumi, dan menemui protein unik yang menjadikan jaring perangkap mereka sepuluh kali lebih kuat daripada Kevlar.

Morassi dan rakannya Alexandre Cavano dari University of São Paulo (Brazil) menemui jawapan matematik untuk salah satu misteri biologi utama - bagaimana labah-labah hampir seketika menentukan bahagian jaring mereka yang menjadi mangsa berikutnya, dan juga membezakannya dari rawak tiupan angin atau tiupan dahan …

Matematik memburu

Jaringan ditenun dari gentian radial dan spiral, yang komposisi dan fungsinya berbeza. Yang terakhir terdiri dari sutera "lembut", yang melekat pada mangsa dan menghalangnya daripada meninggalkan jaring pemburu. Filamen radial terdiri dari variasi serat protein yang sangat kuat yang menahan jaring di tempat dan mencegahnya melengkung.

Pada masa lalu, ahli matematik telah berusaha untuk menggambarkannya sebagai struktur satu dimensi di mana getaran yang dihasilkan oleh "makan malam" labah-labah atau melalui proses rawak menyebarkan. Model-model ini berfungsi dengan baik untuk menggambarkan bagaimana pelbagai jenis ayunan timbul, tetapi mereka tidak dapat menjelaskan bagaimana tepatnya pemangsa berkaki lapan menentukan jenisnya dan melokalkan sumbernya.

Cavanaugh dan Morassi menyelesaikan masalah ini dengan membayangkan jaring labah-labah sebagai sejenis membran dua dimensi, yang terdiri daripada banyak gentian dua jenis yang saling terkait. Berbagai jenis getaran merebak di sepanjang permukaan membran ini. Pendekatan ini memungkinkan mereka meletakkan kasut labah-labah yang mengintai di tengah jaring, dan memahami bagaimana ia "mendengar" mangsa, angin dan sumber kebisingan lain.

Pengiraan telah menunjukkan bahawa pemangsa menentukan kedudukan mangsanya dengan membandingkan berapa banyak daya tegangan serat radial yang berbeza menyentuh kakinya berubah. Lapan kaki labah-labah, menurut para penyelidik, cukup untuk menentukan sumber getaran dengan jelas dan memahami apa yang menyebabkannya.

Prinsip matematik yang serupa, menurut Morassi, dapat diterapkan untuk membuat sensor tekanan supersensitif dan sensor lain, serupa dengan prinsip perangkat di web, dan juga untuk menyelesaikan masalah praktikal yang lain.

Disyorkan: