蜘蛛,8只眼睛8条腿。

腿又多又长的蜘蛛跑起来飞快,跑得最快的家隅蛛(普通常见的居家蜘蛛,Tegenaria domestica)奔跑记录是0.53米/秒,等于每秒能跑33倍身长。对于指甲壳大的蜘蛛来说,这个速度有多快?换算成你的身高就知道了,你的身高1.8米,奔跑速度应该是59.4米/秒。如果以家隅蛛的速度奔跑,你跑完百米只需要1.68秒时间。

让人难以想象的速度,别说人类了,就连哺乳动物中奔跑最快的猎豹都赶不上蜘蛛。除了奔跑外,蜘蛛还能跳跃。族群里有很大的一个门派叫做跳蛛,它们的弹跳力惊人。身长不到1厘米的跳蛛,在水平方向上,能跳过25倍身长,如果你有它的力量,平地上起跳你能跳45米远。

能跑能跳,有毒液会吐丝的跳蛛,看上去具备了全能技艺。可门派中有一支叫做Myrmarachne formicaria的跳蛛,却不愿意做蜘蛛,只想做只小蚂蚁,除了长相尽量向蚂蚁靠拢以外,行动上还会模仿蚂蚁用6条腿走路。

蚂蚁跟蜘蛛是昆虫吗(你能分辨吗这是蚂蚁)(1)

上图是M.F.跳蛛,是不是很像蚂蚁?我们先来看跳蛛怎样学习蚂蚁走路,再讲它为什么要模仿蚂蚁。

学蚂蚁走路的跳蛛

蜘蛛比你跑得快,跳得远的一个重要原因是:它长得跟你不一样,它的腿不是由肌肉驱动,而是靠液压驱动。

你身体内有3种肌肉,心脏肌、内脏肌和骨骼肌。附着在骨骼上的肌肉分为屈肌和伸肌,两种肌肉以对抗的方式拉拽着骨骼运动,屈肌收缩,关节会弯曲,伸肌使劲,关节则伸直。

你的身体由骨骼支撑,而蜘蛛的身体里没有骨骼,它的骨骼长在外面,长成一个硬壳。蜘蛛的外骨骼的材料不是碳酸钙或磷酸钙,而是几丁质,跟你的指甲和头发的材料差不多。

蜘蛛属于节肢动物,节肢的意思是有关节的腿。你的腿上有两个关节,膝盖和脚踝,而蜘蛛腿上有7个关节。多关节的蜘蛛腿,只有屈肌没有伸肌。两个原因,一是腿上没有足够的空间容纳肌肉,如果蜘蛛有条大粗腿的话,肌肉会让它变得又笨又重。另一个原因是,蜘蛛是变温动物,没有足够的能量来保持腿部肌肉的温暖。

蚂蚁跟蜘蛛是昆虫吗(你能分辨吗这是蚂蚁)(2)

多关节小细腿的蜘蛛,长着一个圆滚滚的身体。身体分两部分,头和胸融合在一起的头胸部,还有一个大肚子的腹部。注意细节:蜘蛛的8条腿都跟头胸部连接在一起,靠头胸部存储的液体驱动腿部运动

蜘蛛腿部肌肉很少,但是腿壳内装满了液体,这种液体很像血液,叫做血淋巴。在它活动时,血淋巴的流动压力让腿伸展,屈肌收缩让腿合拢。它控制自己的心率来调节液体压力,心跳越快,压力越高。在蜘蛛死后,血淋巴停止流动,腿部失去液体压力,8条腿没法伸展,只能蜷缩在一起。

靠液压驱动的8条腿,走路时怎样配合,先出哪条腿呢?

蚂蚁跟蜘蛛是昆虫吗(你能分辨吗这是蚂蚁)(3)

看上图,蜘蛛8条腿,分成1、2、3、4对,迈步顺序依次是:左1,右2,左3,右4和右1,左2,右3,左4,间隔的1、3对腿抬高,另外2、4对腿落地支撑身体。

蜘蛛一对腿的配合行走,跟蚂蚁的走路方式有点儿不同。蚂蚁6条腿,单侧身体只有3条腿,不能像蜘蛛一样平均抬落,它采用的是三角步态。左边抬1条腿,右边抬交错的2条腿,3条腿抬高,另外3条腿支撑身体,交错迈步前进。

蚂蚁跟蜘蛛是昆虫吗(你能分辨吗这是蚂蚁)(4)

上图是蚂蚁的三角迈步,6条腿的昆虫大多数都按照这样的行走方式迈步。

现在请你看下图,瓶子里捉果蝇的黑虫子,走路时用的是4对腿迈步方式,还是3对腿的三角迈步方式?

蚂蚁跟蜘蛛是昆虫吗(你能分辨吗这是蚂蚁)(5)

分辨不出来吗,好,那看下面这张电脑动图,图中的虫子是蜘蛛还是蚂蚁,用哪种方式迈步?

蚂蚁跟蜘蛛是昆虫吗(你能分辨吗这是蚂蚁)(6)

还是看不出来对不?答案:图中的黑虫子是跳蛛,它在模仿蚂蚁走路

看到跳蛛走路的样子,大家都认为它抬起了一对前腿,学习蚂蚁用后面6条腿迈步。不过,有时你眼睛看到的不一定是真相。康奈尔大学团队,用高速摄像机拍下了跳蛛走路的视频,放慢视频速度,看清楚了跳蛛走路的真相。真相跟大家认为的不一样,事实是跳蛛依然用8条腿走路

8条腿的跳蛛,不知道用6条腿怎么走路。但是它有一个花招,在走路的时候会周期性地停下来,举起前面的2条腿,伪装成蚂蚁的触角。跳蛛举高前腿的时间为100毫秒,这段停顿的时间延时刚刚好,正好造成了视觉上的错觉,让我们看起来,它就像蚂蚁一样用6条腿走路。

蚂蚁跟蜘蛛是昆虫吗(你能分辨吗这是蚂蚁)(7)

上图是3种动物的步态,左边是普通跳蛛,中间是模仿蚂蚁的跳蛛,右边是蚂蚁。模仿蚂蚁的跳蛛跟普通跳蛛的步态差不多,4对腿交替走路,其中明显不同之处是:在静止时,普通跳蛛的前腿不会动,而模仿蚂蚁的跳蛛前腿会抬起并交叉晃动,模仿蚂蚁触角的运动。

蚂蚁跟蜘蛛是昆虫吗(你能分辨吗这是蚂蚁)(8)

上图是3种动物的足迹。A图是普通跳蛛走过的路,B图是模仿跳蛛的足迹。普通跳蛛的足迹没有规律,模仿跳蛛的足迹非常规矩,走出了正弦波(波长为10倍身长,振幅为5倍身长)。C图是蚂蚁在没有追踪信息素时的足迹,没有规律。D图是蚂蚁在追踪信息素的情况下留下的足迹,有规则的正弦波(波长为10倍身长,振幅为2~5倍身长)。

蚂蚁在追踪其他伙伴留下的信息素时,会走出规则的正弦波。模仿蚂蚁走路的跳蛛,虽然不会像蚂蚁一样用6条腿走路,但它学会了蚂蚁走路的精华,走出正弦波足迹。这是模仿跳蛛跟普通跳蛛行走时最大的区别,普通跳蛛不会这一招。[头条-法兰西is培根-未经授权请勿转载其他平台]

蚂蚁跟蜘蛛是昆虫吗(你能分辨吗这是蚂蚁)(9)

跳蛛为什么要模仿蚂蚁

跳蛛模仿蚂蚁的原因很简单:它要骗过天敌,让捕食者认为它是蚂蚁,不是蜘蛛。虽然跳蛛跑得快跳得远,装备了毒液武器,但是它的天敌还有很多。大个头的蜘蛛、黄蜂、蟾蜍、蜥蜴、鸟类都会捕食跳蛛,而这些捕食者并不喜欢捉蚂蚁吃。

跳蛛伪装成蚂蚁,长成蚂蚁的模样,走路也跟蚂蚁一样,骗过捕食者的眼睛,它就能逃过一劫。

蚂蚁跟蜘蛛是昆虫吗(你能分辨吗这是蚂蚁)(10)

跳蛛的伪装成绩怎么样?看上图,左边绿柱子是普通跳蛛被捕食的概率,中间蓝柱子是模仿跳蛛的被捕概率,右边红柱子是蚂蚁的被捕概率。模仿蚂蚁的跳蛛被捕食的概率远远小于普通跳蛛的被捕概率,它成功地骗过了捕食者。

自然界中,一种生物模仿另一种生物的现象很常见,叫做拟态。比如一种兰花会把花朵长成雌蜂的模样,吸引雄蜂过来交尾,从而传播花粉。一般生物的拟态都是静态上的外貌形状颜色的相似,而跳蛛更进一步,能学会蚂蚁的走路步态和轨迹,做到动态上的行为举止相似。

当捕食者盯上模仿跳蛛时,跳蛛举起前腿,摆个姿势给捕食者看:“别吃我,我是蚂蚁,不信我走两步给你看。”结果往往能化险为夷。

蚂蚁跟蜘蛛是昆虫吗(你能分辨吗这是蚂蚁)(11)

学习学习,学会了精华才真正有收获。学习蚂蚁走路的跳蛛,虽然没有跟蚂蚁走得一模一样,但是它学会了蚂蚁步态中的精华,成功达到了自己的目的。

跑得快跳得远的跳蛛,伪装成弱小蚂蚁,诠释了低调也是一种王道。


#科学有意思#

参考资料:

1: “Walking like an ant: a quantitative and experimental approach to understanding locomotor mimicry in the jumping spider Myrmarachne formicaria”,by Paul S. Shamble, et al.,Proceedings of the royal society, 2017

2:“10 Fascinating Facts About Spiders”,by Debbie Hadley

2:“How Do Spiders Move?”,by Chris Roh

3:“How Spiders Work”,by Tom Harris, Animals how stuff works

:今天更新自然界里的秘密系列文章,这是第19篇:学蚂蚁走路的蜘蛛

,