Ученые наконец начинают понимать многовековую тайну их «перелётов».
Автор: Эд Янг
31 октября 1832 года молодой натуралист по имени Чарльз Дарвин вышел на палубу HMS Beagle и понял, что на судне вместе с ним присутствуют тысячи безбилетников. Крошечные красные пауки, каждый миллиметром в ширину, были повсюду. Корабль находился в 60 милях от берега, поэтому существа, должно быть, плыли с аргентинского материка. «Все веревки были покрыты и окаймлены полосой паутины» — писал Дарвин.
Пауки не имеют крыльев, но тем не менее они могут подняться в воздух. Они взбираются на высокую точку, поднимают пузо к небу, выдавливают нитки из шелка и взлетают. Такое поведение называется баллонгом. Это может унести пауков от хищников и конкурентов к новым землям с богатыми ресурсами. Но какова бы ни была причина для этого, это явно эффективный способ передвижения. Пауков находили на высоте 2.5 миль в воздухе и в 1000 милях в море.
Обычно считается, что взлетать им помогает ветер, который надувает. Но пауки не снимают шелк с их живота, и маловероятно, что нежные бризы могут быть достаточно сильными, чтобы поднять их в воздух. Сам Дарвин обнаружил, что скорость полета пауков «совершенно необъяснима».
Но у Эрики Морли и Дэниела Роберта есть объяснение. Дуэт, работающий в Бристольском университете, показал, что пауки могут ощущать электрическое поле Земли и использовать его, чтобы поднять себя в воздух.
Каждый день в мире случается около 40 000 гроз, объединяя атмосферу Земли в гигантскую электрическую цепь. Вершины атмосферы имеют положительный заряд, а поверхность планеты — отрицательный. Даже в солнечные дни с безоблачным небом в воздухе висит напряжение около 100 вольт на каждый метр над землей. В туманных или бурных условиях этот градиент может увеличиться до десятков тысяч вольт на метр.
В этом планетарном электрическом поле и летят паучьи воздушные шары. Когда их шелк покидает тело, он обычно принимает отрицательный заряд. Благодаря нему он отталкивается от аналогичных отрицательных зарядов на поверхностях, создавая достаточную силу, чтобы поднять пауков в воздух. И пауки могут увеличить эти силы, взобравшись на ветки, листья или травинки. Растения, будучи заземленными, имеют тот же отрицательный заряд, что и земля, на которой они растут, но они выступают в положительно заряженный воздух. Это создает значительные электрические поля между воздухом вокруг них и кончиками листьев и ветвей – что помогает паукам.
Эта идея – электростатический полет — была впервые предложена в начале 1800-х годов, во время путешествия Дарвина. Питер Горхам, физик, воскресил эту идею в 2013 году и доказал, что это математически правдоподобно. И теперь, Морли и Роберт проверили её с реальными пауками.
Во-первых, они доказали, что пауки могут обнаруживать электрические поля. Они размещали паукообразных на вертикальных полосках картона в центре пластиковой коробки, а затем генерировали электрические поля между полом и потолком. На эти поля реагировали крошечные волоски на лапах пауков — трихоботрии.
После этого пауки выполнили ряд движений – встали на лапки и выставили свои брюшка вверх. Многим из пауков действительно удалось подняться в воздух несмотря на то, что они были в закрытых коробках без воздушного потока внутри. А когда Морли отключил электрические поля внутри ящиков, пауки упали.
Особенно важно знать, что пауки могут физически обнаруживать электростатические изменения в их окружении, говорит Ангела Чжуан из Университета Теннесси. «[Это] основа для множества интересных исследовательских вопросов» — отмечает она. «Как различные силы электрического поля влияют на физику взлета, полета и посадки? Получают ли пауки информацию об атмосферных условиях, чтобы принимать решения о том, когда разрушать свои сети или создавать новые?»
Воздушные потоки могут по-прежнему играть определенную роль в паучьих перелётах. В конце концов, те же ворсинки, которые позволяют паукам ощущать электрические поля, также могут помочь им измерять скорость или направление ветра. И Монсунг Чу из Технического университета в Берлине недавно доказал, что пауки готовятся к полету, поднимая передние лапки по направлению ветра, по-видимому, чтобы проверить, насколько он силен.
Тем не менее, исследование Морли и Роберта показывает, что электростатических сил самих по себе достаточно, чтобы поднять пауков в воздух. «Это действительно первоклассно» — говорит Горхам. «Как физику мне показалось интересным, что электрические поля играют центральную роль, но я могу только размышлять о том, как биология достигла этого»
«Я думаю, Чарльз Дарвин был бы так же взволнован, как и я» — добавляет он.
Оригинал: TheAtlantic
