Znanstveniki so ugotovili, kako pajki ugotovijo, kateri del spleta je dobila njihova žrtev

Kazalo:

Znanstveniki so ugotovili, kako pajki ugotovijo, kateri del spleta je dobila njihova žrtev
Znanstveniki so ugotovili, kako pajki ugotovijo, kateri del spleta je dobila njihova žrtev
Anonim

Matematiki so odkrili preprosto načelo, ki pajkom omogoča, da ugotovijo, v kateri del mreže za ujemanje je padla naslednja žrtev, in uporabljajo tudi splet za nenehno zbiranje informacij o okolju. Njihove ugotovitve so bile objavljene v reviji SIAM Journal of Applied Mathematics.

"Pajkova mreža je naravna, zelo lahka in elegantna struktura, ki ima v primerjavi z maso izjemno moč. Do zdaj nismo imeli niti poenostavljenega mehanskega modela, ki bi opisal delovanje in naravo tega dvodimenzionalnega vibracijskega sistema, "eden njenih avtorjev, profesor matematike z Univerze v Vidmu (Italija) Antonio Morassi.

Pajčevina že desetletja pritegne pozornost najrazličnejših znanstvenikov. Inženirje in matematike na primer zanimajo načela strukture spleta, biokemiki in kemiki - njegova sestava in možnosti uporabe njegovih sestavnih delov v praksi ter evolucionisti - kako so se pajki naučili tkati takšne mreže za ujemanje.

Znanstveniki upajo, da bodo ti poskusi pomagali človeštvu pri "kopiranju" nekaterih izumov narave in nas naučili uporabljati za svoje namene. Na primer, julija letos so genetiki dekodirali genom madagaskarskih pajkov, ki tkajo najmočnejše pasti na Zemlji, in odkrili edinstven protein, zaradi katerega so njihove mreže za lovljenje desetkrat močnejše od kevlarja.

Morassi in njegov kolega Alexandre Cavano z univerze v São Paulu (Brazilija) sta našla matematični odgovor na eno glavnih bioloških skrivnosti - kako pajki skoraj v trenutku ugotovijo, v kateri del njihovega spleta je padla naslednja žrtev, in jo tudi ločijo od naključne udarci vetra ali veje …

Lovska matematika

Splet je tkan iz radialnih in spiralnih vlaken, katerih sestava in funkcija se razlikujeta. Slednji so sestavljeni iz "mehke" sorte svile, ki se prilepi na žrtev in ji prepreči, da bi zapustila lovsko mrežo. Radialni filamenti so sestavljeni iz izjemno močne variacije teh beljakovinskih vlaken, ki držijo mrežo na mestu in preprečujejo njeno deformacijo.

V preteklosti so jih matematiki poskušali predstaviti kot enodimenzionalne strukture, vzdolž katerih se širijo vibracije, ki jih povzroča "večerja" pajka ali naključni procesi. Ti modeli so dobro opisali, kako nastajajo različne vrste nihanj, vendar niso mogli pojasniti, kako natančno osemkraki plenilec določa njihov tip in lokalizira njihove vire.

Cavanaugh in Morassi sta to težavo rešila tako, da sta si pajkovo mrežo zamislila kot nekakšno dvodimenzionalno membrano, ki je sestavljena iz številnih prepletenih vlaken dveh vrst. Po površini te membrane se širijo različne vrste vibracij. Ta pristop jim je omogočil, da so se postavili v položaj pajka, ki se skriva v središču spleta, in razumeli, kako »sliši« svoje žrtve, veter in druge vire hrupa.

Izračuni so pokazali, da plenilec določi položaj svojega plena s primerjavo, kako se spreminja sila napetosti različnih radialnih vlaken, ki se dotikajo njegovih nog. Osem pajkovih nog je po mnenju raziskovalcev povsem dovolj, da nedvoumno določijo vir vibracij in razumejo, kaj jih povzroča.

Podobna matematična načela se po Morassiju lahko uporabljajo za ustvarjanje nadčutljivih senzorjev tlaka in drugih senzorjev, podobnih načelom naprave na spletu, pa tudi za reševanje drugih praktičnih problemov.

Priporočena: