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蜘蛛网的抗拉程度有多大?竟是同质量的钢丝强度的5倍
生活中随处可见的蜘蛛丝是蜘蛛捕食的工具,用蛛丝做陷阱,那么蛛丝的抗拉强度到底有多大呢?
美国麻省理工学院等机构在对蛛丝进行分学研究、对真实蛛网开展实验以及进行电脑模型分析后发现,蛛网的耐用性源自蛛丝本身的特性和蛛网的结构。
蛛丝比头发丝还细,但强度却超过同等粗细的钢丝,这一特性早已引起科研人员的关注。科学家们已经证明,蛛丝的强度是等质量钢丝的5倍。研究进一步发现,蛛丝的蛋白质结构使它在受到外力作用时具有独特的弹性。
在拉伸过程中,它会先如橡皮筋一样被拉长,然后变坚硬,在坚硬状态下最大限度地吸收外部冲击力,如果外力太大则会断掉。实验中,研究人员在蛛网各处去掉了总计10%的蛛丝,蛛网的韧性不但没因此而降低,反而增强了10%。这种“牺牲”局部、保全整体系统功能的特点值得现代工程学借鉴。目前按常规设计制成的 汽车 、飞机等产品会在所受外力超出一定限度后整体散架,如果能模拟蜘蛛网的特点,也许可以让这些产品在部分受到损伤而不影响整体功能。
蜘蛛网为何强于“钢网”?求解答
蛛网的强度令人叹服,甚至能抵御飓风的侵袭。蛛丝的内部结构是蛛网强度的重要保障。 蜘蛛网是大自然的杰作,其超耐用的奥秘使它登上了最新一期英国学术期刊《自然》的封面。相关研究论文指出,蛛丝本身的性质及蛛网的结构使得整张网经久耐用,这对于工程学有启发意义。 蛛丝强度是等质量钢丝的5倍 美国麻省理工学院等机构的研究人员报告说,在对蛛丝进行分子学研究、对真实蛛网开展实验以及电脑模型分析后,他们发现蛛网的耐用性源自蛛丝本身特性和蛛网的结构。 蛛丝比头发丝还细,但强度却超过同等粗细的钢铁,它的特性早就引起科研人员的关注。科学家们已经证明,蛛丝的强度是等质量钢丝的5倍。本次研究进一步发现,蛛丝的蛋白质结构使它在受到外力作用时具有独特的弹性。在拉伸过程中,它会先如橡皮筋一样被拉长,然后变得坚硬,在坚硬状态下最大程度地吸收外部冲击力,如果外力太大则断掉。 网状结构,保证蛛网经久耐用 与蛛丝这种特性相结合的是其常见的蛛网结构,即由一个中心伸出的若干放射状丝线和围绕这个中心的螺旋状丝线构成的网状结构,保证了蛛网经久耐用。本次研究显示,在均匀受力的情况下,整张蛛网能抵抗飓风强度的气流。而在局部受力的情况下,比如某物体重重地撞到某一根蛛丝上,冲撞力在蛛丝和蛛网中的传递结果有可能仅导致这根蛛丝断掉,整张网的其他部分仍然完好,可以继续发挥作用,蜘蛛可以因此省下许多重新织网的精力。研究人员发现,如果把蛛丝换成别的丝状物并结网,那么当一根丝严重受力时会扯破一大片网,使得整个网的作用大大下降。 研究人员通过对蛛网的全面观察发现,编织成网的蛛丝共有两类。其中一类刚性较强、质地干燥,连接着蛛网中心并支撑起整个网络。另一类细而柔软、湿润黏稠,在前者间螺旋成网,适于捕获猎物。 “牺牲”局部,保全整体功能 实验中,研究人员在蛛网各处去掉了总计10%的蛛丝,蛛网的韧性不单没因此而降低,却反而增强了10%。领导本次研究的马库斯?比勒说,这种“牺牲”局部,保全整体系统功能的特点值得现代工程学借鉴。目前按常规设计制成的汽车、飞机等产品会在所受外力超出一定限度后整体散架,如果能模拟蜘蛛网的特点,也许可让这些产品在部分受损时不影响整体功能。 马库斯?比勒表示:“蛛网的真正强大之处并不是蛛丝的质地,而是当蛛丝遭受压迫时其内部结构性能的改变。” 综合新华社等报道 “蛛网"牺牲局部,保全整体"的特点值得现代工程学借鉴。”――研究人员
怎样收集蜘蛛网?
1.找到蜘蛛网
2.把一张纸(除白纸外)轻放在蜘蛛网下面,紧贴蜘蛛网
3.在用一块比纸较大些的玻璃板轻轻盖在上面
4.往下一压
5.完成
(独家)
什么蜘蛛的蜘蛛网最硬
达尔文吠蛛
横跨河流两岸的巨大蜘蛛网
Photograph courtesy Matjaz Kuntner
感谢Matjaz Kuntner提供的照片
A river-spanning spider web dwarfs a park ranger in Madagascar in 2008. Made of the world's strongest known biological material, the web is the product of a new species, the Darwin's bark spider, which makes the world's largest webs of any single spider, new studies say.
2008年,在马达加斯加岛,一名护林员正在查看一个河流两岸的蜘蛛网。最新研究表明,这个蜘蛛网是用世界上已知的最结实的生物材料编织而成的,它是达尔文吠蛛这一新的蜘蛛种类的产物。这使其成为了当今世界最大的蜘蛛网。
Zoologist Ingi Agnarsson and colleagues have found Darwin's bark spider webs as wide as 82 feet (25 meters)—about as long as two city buses.
波多黎各大学的动物学家Ingi Agnarsson和其同事发现了由达尔文吠蛛结出的宽达82英尺(约合25米)的蜘蛛网,这相当于两辆城市大巴的长度
In Andasibe-Mantadia National Park (pictured), "the park rangers knew about them, and I think they've shown them to tourists for a while," said Agnarsson, of the University of Puerto Rico.
Agnarsson说,在Andasibe-Mantadia国家公园(图中所示),“护林员已经知道了这种蜘蛛网的存在,我想他们曾经向游客展示过这些蜘蛛网。”
But the Darwin's bark spider and its record-breaking webs were unknown to science until they were documented by the team, whose findings appear this week in the Journal of Arachnology and PLoS ONE.
但是,在Agnarsson团队发现这些蜘蛛以前科学家对达尔文吠蛛及其破纪录的蛛网一无所知,他们的这一发现将会刊登在这周的《节肢动物学期刊》和《PLoS ONE》杂志上。
达尔文吠蛛的蜘蛛网An approximately three-foot-wide (meter-wide) Darwin's bark spider web hangs above a river in Madagascar.
这张达尔文吠蛛织成的蛛网大约三尺宽(约一米宽),横跨在马达加斯加岛的一条河上。
Though the new species' webs are overall the world's largest, other spiders might exist that create larger orbs—the spiral at the center of the web—according to study co-author Todd Blackledge, a biologist at the University of Akron in Ohio.根据参与这项研究的俄亥俄州Akron大学的生物学家Todd Blackledge介绍,尽管这种达尔文吠蛛织出的蜘蛛网是世界上最大的,但是也有可能存在其他蛛种能够织出更大的圆形蛛网——中心为螺旋结构。 Despite spinning webs of Spider-Man-like size and strength, the Darwin's bark spider uses them to feed mainly on small fry—insects such as mayflies and dragonflies, the team found.研究小组发现,尽管这些蛛网有在强度和尺寸点像蜘蛛侠织出的蛛网,但是这些达尔文吠蛛只是用他们来捕食像蜉蝣和蜻蜓这样的小型飞行昆虫。 "In our dreams, we were hoping for bats or birds or something," the University of Puerto Rico's Agnarsson joked.
Agnarsson开玩笑地说道,“按照我们的想象,我们希望这些蛛网能够捕捉蝙蝠或是鸟类这种大东西。”
雌性达尔文吠蛛
The weavers of the largest Darwin's bark spider webs are almost always female, such as this spider pictured in 2008, said Agnarsson, a grantee of the National Geographic Society's Committee for Research and Exploration. 美国国家地理学会研究与探索委员会成员Agnarsson说,最大的蜘蛛网几乎都是由雌性达尔文吠蛛织出来的。上面这张就是拍摄在2008年的达尔文雌性吠蛛的照片。 Juvenile males also weave spider webs, but once they become adults, they abandon this behavior and instead direct their energies solely to sex.幼年的雄性达尔文吠蛛也会织网,不过一旦他们成年后,他们就会放弃这种行为,将全部精力放在和雌性吠蛛交配上。 For survival, the Darwin's bark spider relies in part on its mottled, jagged appearance, which camouflages the spider against trees and—along with Charles Darwin—inspired its name. The species is known to exist only on the island of Madagascar, off Africa's southeastern coast.
为了生存,达尔文吠蛛依靠其色彩斑斓、粗糙的外表与树完美的融为一体,这充分验证查理斯.罗伯特.达尔文的进化论,达尔文吠蛛也因此得名。已知的达尔文吠蛛仅存在于非洲东南岸的马达加斯加岛。
大网捕获小飞虫
Dozens of mayflies hang helpless in a Darwin's bark spider's web in 2008.2008年拍摄的这张图片可以看出,大量的蜉蝣撞上了达尔文吠蛛的蛛网上,变成了达尔文吠蛛的美食。 Darwin's bark spider webs are made out of two basic kinds of silk, Agnarsson explained.Agnarsson解释说,达尔文吠蛛的蛛网由两种蛛丝组成。 "Dragline" silk is used to create the supporting strands that anchor the endpoints of an orb web to tree branches overhanging rivers or lakes and forms the radial threads in the web. Stretchier, stickier silk is used to create the spiral that captures prey.
“牵引”蛛丝作为支撑股,用来将圆网的一个个终点固定在外悬在河湖之上的树杈上,形成一种辐射状。更具延展性,粘性的蛛丝则被用于织出捕获猎物的螺旋形结构。
When an insect flies into the web, it becomes stuck, and its struggles causes the silk lines to vibrate, alerting the Darwin's bark spider.当昆虫撞到蛛网上时,就会被黏住,其挣扎引起的蛛丝震动,会提醒达尔文吠蛛有猎物上钩了。 The spider then crawls to the captured insect, and envelops it in a silk cocoon to eat at its leisure.然后,蜘蛛会爬向被捕获的猎物,用蛛丝将其包裹起来,闲暇之时慢慢享用。 Unlike most spiders, Darwin's bark spiders will sometimes wrap several insect corpses into a single cocoon, creating a snack pack for later consumption.
不同于大部分的蜘蛛,达尔文吠蛛有时会将多个昆虫尸体过程茧,等到以后享用这一美味。
杰出的成就
Unlike their webs, Darwin's bark spiders aren't very big: Not counting its legs, an adult is usually less than 0.8 inch (2 centimeters) long, Agnarsson said.Earlier this year, study team member Matjaž Kuntner, of the Slovenian Academy of Sciences and Arts, uses a tape measure to determine how high up the center of a Darwin's bark spider web is.今年年初,参与此次研究团队成员,斯洛文尼亚科学与艺术学院的Matjaž Kuntner使用卷尺测量达尔文吠蛛蛛网的中心有多高。
Agnarsson说,与其结出的巨大蛛网不同,达尔文吠蛛并不是非常大:不算腿部,一只成年达尔文吠蛛的长度通常不到0.8英寸(约两厘米)。
An analysis of the Darwin's bark spider's silk indicates it's the toughest biological material discovered to date.对达尔文吠蛛的蛛丝分析表明,它是目前为止最结实的生物材料。 "'Tough' means the ability to absorb energy before breaking, and results from a combination of strength and elasticity," Agnarsson explained.Agnarsson解释道,结实意味着它可以在断裂前吸收能量,是强度和韧性完美结合的产物。 The Darwin’s bark spider's silk "is about the strength of steel but much, much tougher, because it also stretches. It's many times tougher than even Kevlar, which is one of the best man-made materials."达尔文吠蛛的蛛丝和钢筋的强度差不多,但却比钢筋个结实,因为它具备很强大的延展性。它甚至比最结实的人造材料凯夫拉尔纤维还要结实好几倍。
Behind the Web
蛛网背后的故事
Scientists in 2010 observe the web of an unnamed species that may be a close relative of the Darwin's bark spider and also happens to live in Madagascar's Andasibe-Mantadia National Park.2010年,科学家观察一个尚未命名的蜘蛛种类织网,它可能是达尔文吠蛛的近亲,它们都生活在马达加斯加岛的Andasibe-Mantadia国家公园里。 The central orb structure of this spider's web is about three feet (one meter) wide. By contrast, the orb of a Darwin's bark spider web can be up to nine feet (three meters) across, though most are much smaller.这个蛛网的中心圆形结构宽度大约3尺(约一米)。相比之下,达尔文吠蛛蛛网的中心圆形结构的宽度最多为9英寸(约三米),不过,达尔文吠蛛蛛网多数要比这个小得多。
达尔文吠蛛的陷阱
One of the first things Agnarsson's team wondered after learning about the Darwin's bark spider was exactly how it creates webs wide enough to span bodies of water, such as this river in Madagascar's Andasibe National Park, pictured in 2010.在了解了达尔文吠蛛之后,Agnarsson研究小组首先想要了解的事情是这些蜘蛛是如何织出能够横跨如马达加斯加岛 Andasibe National 公园河宽的蛛网。上面照片摄于2010年。 One of the rangers "said the spiders do a Tarzan swing, like they hang down on the silk and swing over," Agnarsson said. "We really, really tried to verify that, but it turned out to be false."Agnarsson告诉我们,他说这里的护林员曾说过,达尔文吠蛛可以挂在蜘蛛网上像人猿泰山一样来回游荡。“我们真的试图验证这种说法,而结果证明那根本不可能。” Since then, team member Matjaz Gregorič has discovered the spider's trick and will describe it in a future science paper.此后,小组成员 Matjaz Gregorič 发现了这些蜘蛛的把戏,这将会科学杂志上进行描述。
像不像靶心
Agnarsson, shown behind a Darwin's bark spider web in 2010, hopes that studies of the species will help shed light on mysteries of spider silk.这张照片摄于2010年,Agnarsson站在达尔文吠蛛后面,他希望通过对达尔文吠蛛的研究能帮助揭开有关蛛丝的种种谜团。 "Almost all of the spider-silk research has focused on one or two spider species," he said, referring to golden orb weavers and spiders of the Agriopegenus. "Our interest is in looking much more broadly across the diversity of spiders.他说:“几乎所有针对蛛丝的研究都集中在一种或两种蜘蛛身上,即大木林蛛和金蜘蛛。我们希望对蜘蛛的多样性进行各位广泛的研究。” "There's no reason to think that the two exemplar species that most researchers happen to be studying are among those that make the best silk of all the spiders."他还说,没有理由认为大多数研究者研究的两个典型蛛种就是能够织出最好蛛丝的蜘蛛。
日航波音787驾驶舱玻璃裂成“蜘蛛网”,波音飞机还能坐吗?
我认为波音飞机最好不要坐。
1月18日,日航873号航班从日本成田机场出发,在起飞和滑行期间,机长座位前窗玻璃破裂,起飞立即中断,飞机返回登机口。机上有79名乘客和机组人员,没有人受伤。大约四个半小时后,该旅客转乘另一架飞机再次飞往上海。日本航空公司正在调查造成玻璃破裂的具体原因。据日本航空称,当地时间18日当地时间上午10点左右,从东京成田机场至上海的波音787航班873起飞并滑行,驾驶舱一侧的玻璃破裂,紧急起飞暂停。
据称飞机在跑道上滑行,未发现异常,尚未发现飞机驾驶舱挡风玻璃破裂的原因。日本航空表示,将采取适当措施回应对玻璃破裂原因的调查。事故引起了很多关注,因为事故的主角是波音。波音公司过去两年一直陷入困境。在2018年10月29日和2019年3月10日,印尼狮航和埃塞俄比亚航空发生了一系列空难,造成346人死亡,坠毁的飞机是波音737MAX系列客机。在这方面,世界上许多国家和地区已经禁止或禁止使用737MAX系列客机,为了获得监管部门的批准,波音737MAX需要通过全面的审核,模拟器测试和安全认证的飞行测试。
然而,在本月美国当地时间17日,波音公司表示,该模型还有另一个问题,这与飞机上用来验证显示器工作正常的软件有关。波音公司在一份声明中表示,正在对该问题进行必要的升级,并且该变更已在通知客户和供应商的同时提交给了FAA。此外,波音公司表示将确保复飞之前737MAX满足所有法规要求,并希望尽快解决这一新问题并避免复飞。
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