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“巧织娘”蜘蛛

时间:2022-02-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:“巧织娘”蜘蛛除了营游猎生活的蜘蛛外,大多数的蜘蛛都会结网,不同的蜘蛛结不同形状的网。蛛丝的这种优异性能,引起了仿生学家的极大兴趣。美国科学家正在对蜘蛛行行深入的研究,从而了解蛛丝蛋白质的化学性质、结构单元和它们转化成晶体聚合物以及形成蛛丝的过程,以便能用仿生学的手段制造出人造蛛丝为人类服务。蜘蛛以前在我国被称为五毒之一。
“巧织娘”蜘蛛_仿生趣谈

“巧织娘”蜘蛛

除了营游猎生活的蜘蛛外,大多数的蜘蛛都会结网,不同的蜘蛛结不同形状的网。在江南圆蛛是一种常见的蜘蛛,体型较大,全身呈灰黑色,常常在庭园楼阁、树木之间、屋角檐下,张结巨型的车辐状网。这种网是蜘蛛网中最精巧的一种,网的半径一般可达50厘米,有的网横挂空中,跨越小溪。有人测量过,一张圆蛛网,从网的一端到另一端的距离竟达7米左右。网的结构主要由若干条辐射线和围绕其间的环绕线构成,网上还有数条白色波状带,起着加强网的韧性的作用。蜘蛛结网时,先选好地点,然后爬到高处,抽出蛛丝任其随风飘荡,当蛛丝飘到彼处粘附在某个地方时,蜘蛛就以此为基础先结外围网架线,然后拉丝结幅射线,圆蛛的网辐射线通常为25根左右。而横带黄金蛛一般为45根左右,多的可达60余根,辐射线结好后,蜘蛛从网中心向外结螺旋线,最后再由外向内结环绕线,直至蛛网结成。

蜘蛛能抽丝结网,是因为蜘蛛腹腔内含有一种腺体,叫作丝腺。目前已知有8种丝腺,但是一种蜘蛛就具有其中的数种,如圆蛛有梨状泡腺、圆管腺、前壶腹腺、后壶腹腺和凝结腺5种丝腺。网架线的丝是由前壶腹腺分泌而来,由梨状腺分泌胶液粘附网架线。在蜘蛛的近腹部末端气门后方有6个纺绩器,前纺绩器上有一个呈瓶塞状的巨纺绩管和约180个小纺绩管;中纺绩器具有6个巨纺绩管,没有小纺绩管;后纺绩器有5个巨纺绩管和180个小纺绩管。丝腺分泌出一种骨蛋白通过纺绩器上的许多微小的纺绩管排出体外,在空气中凝结,再经过蜘蛛的步足梳理成的细丝就是蛛丝。蛛丝比蚕丝还要纤细得多,粘性很好,韧性极大,弹性很强。如此纤细的蛛丝可以吊着蜘蛛升降自如,随风飘荡。时蜘蛛抽出一条很长的游丝可随风飘移到离陆地好几百公里的海面上而不折断。蛛丝的这种优异性能,引起了仿生学家的极大兴趣。美国军事研究部门将蛛丝和目前作防弹衣的纤维B作比较试验,结果证明蛛丝在延伸到15%的长度时才折断,而纤维B当延伸到4%的长度时就被折断了,也就是说用蛛丝做的防弹衣的防弹能力要比用纤维B做的防弹衣强得多。

蛛丝还有一种非常难得的性能是它的“玻璃化转变温度”比一般的聚合物的“玻璃化转变温度”低得多,蛛丝在-50℃时才会变脆,这表明用蛛丝编结的救生绳索即使在冰点温度下仍然具有弹性,并说明它能承受突然而来的重物冲击,一只高速飞行的蛾突然碰撞到蜘蛛网上,马上会被粘住,网并没有被撞破。

蛛丝直径纤细,早已被科学工作者们用于测微器或光学仪器的刻度与划线。由于蛛丝产量不高,不易多得,价格昂贵,因此尚不能像蚕丝那样被用作大规模纺织工业生产。但是,人们是不会甘心轻易放弃利用蛛丝的,世界很多国家都在开展对蜘蛛的研究。美国马萨诸塞州研究中心已能用精巧的纺锤设备成功地从一种来自巴拿马的大蜘蛛腹内抽出蛛丝,每次可抽取蛛丝3~5毫克,每股蛛丝可达300余米长。抽过丝的蜘蛛第二天又可照样抽丝。这就不禁使人想到,既然人们能培育出产乳量高、质量好的乳牛和产丝量高、质量好的家蚕,为什么不能像培育乳牛和家蚕那样去人工培育蜘蛛,使其蛛丝的产量和质量都得到大大地提高呢。

美国科学家正在对蜘蛛行行深入的研究,从而了解蛛丝蛋白质化学性质、结构单元和它们转化成晶体聚合物以及形成蛛丝的过程,以便能用仿生学的手段制造出人造蛛丝为人类服务。

蜘蛛以前在我国被称为五毒之一。它的头胸部有12支附肢,第一、第二对为头部的附肢,第一对叫螯肢,其端部的螯钳尖利,用以刺杀粘在网内的小昆虫,螯肢近末端处有一毒腺开孔,毒液从这里注入被刺动物的体内,使猎物逐渐麻醉。人们发现被注入蜘蛛毒液的昆虫在两三周内只是不能动弹,而正常的新陈代谢仍在继续进行,这就给人一种启示,如果能将蜘蛛毒液制成麻醉剂,可能会是一种理想的新型麻醉剂,它具有操作简单和麻醉时间长的优点。英国利物浦大学有机化学系的教授已经成功地从蜘蛛毒液中分离出一种毒素,这就为弄清蜘蛛毒素的分子结构和研制新型蜘蛛麻醉剂打下了良好的基础。

我国很早以前就利用蜘蛛治病,据李时珍《本草纲目》记载,用蜘蛛可医治的疾病就有数十种,例如用蜘蛛代替奎宁医治疗疟疾

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