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無數(shù)從天而降的蜘蛛網(wǎng)，覆蓋了美國加州

來源：科普中國

發(fā)布時間：2023-10-23

瀏覽次數(shù)：951

天網(wǎng)恢恢。

10 月 5 日，原本是一個平平無奇的周四，美國加利福尼亞州卻出現(xiàn)了詭異的一幕。陽光明媚的晴空中突然飄起神秘的白色絮狀物體，它們紛紛下落，黏在電線桿、車輛和地面上，甚至還會落到行人身上。當人們仔細端詳時才發(fā)現(xiàn)，那大團大團的東西竟然是蜘蛛網(wǎng)！不少加州居民在社交媒體上記錄下了這場大規(guī)?！爸┲胗辍保菜闶菫榧磳⒌絹淼娜f圣節(jié)預(yù)熱。

圖片來源：pixabay

其實，這種蜘蛛網(wǎng)大規(guī)模從天而降的現(xiàn)象并不罕見，澳大利亞的一些居民或許對此更加熟悉。2015 年 5 月，澳大利亞南部高地也曾出現(xiàn)過如雪般的蜘蛛網(wǎng)從天而降的情景；2012 年 3 月，被洪水襲擊的澳大利亞南部小鎮(zhèn)更是被蜘蛛網(wǎng)全面覆蓋，呈現(xiàn)一片銀裝素裹的景象。除此之外，巴西和巴基斯坦也有過類似報道。一些人還會把這種從天上飄落的銀絲親切地稱為“天使頭發(fā)”（angel hair）。

其實，“天使頭發(fā)”不過是蜘蛛用來遷徙的工具。

一個澳大利亞公園中被蜘蛛網(wǎng)覆蓋的地面。圖片來源：Byrce and Leslie Anne Schmidt via BuzzFeed

飛翔的蜘蛛

為了避免與同類爭奪食物、配偶、棲息地等資源，蜘蛛常常需要遷徙。雖然沒有翅膀，它們卻能巧妙地利用蛛絲長途遠行。1832 年 11 月，小獵犬號已行駛至距離海岸約 100 千米，正在甲板上吹風的達爾文忽然發(fā)現(xiàn)了許多“氣球駕駛員”。它們是一群暗紅色的小蜘蛛，正乘坐著細細的蛛絲做成的“氣球”飛行。

這些小家伙有著高超的“駕駛技巧”，它們順著蛛絲在空中上上下下，甚至能借助蛛絲“氣球”在水面上滑翔。其中一些會爬到高凸的區(qū)域，然后抬起腹部，發(fā)射蛛絲，“咻”地一下就飛走了。還有一些蜘蛛會站在柱子頂端，分泌出四五根呈扇形分布的蛛絲，然后隨風而去。

達爾文認為，飛行技能是這些小蜘蛛與生俱來的本能，就像水蛛（Argyroneta aquatica）擅長潛水那樣。后來，科學家將蜘蛛這種像氣球一樣的行為命名為“飛航”（ballooning）。小蜘蛛不僅飛行速度很快，6 小時內(nèi)能航行 30 千米，而且還能飛很遠，能通過連續(xù)飛航到達 3200 千米（相當于昆明到沈陽）以外的地方。飛行高度也相當驚人，有人甚至在大氣平流層發(fā)現(xiàn)過飛航的蜘蛛。

在巴西拍攝到的大規(guī)模飛航的蜘蛛。圖片來源：Guardian News via YouTube

許多蜘蛛都具有飛航能力。目前，研究人員已經(jīng)記錄到至少 27 個科的飛航蜘蛛，它們分布在世界各地，也包括中國。不同蜘蛛的飛航習性差異很大，一些全年飛航，另一些則選擇在春末或秋季遷徙。

這樣看來，飛航蜘蛛并不是什么罕見的事，為何我們很少見到集體在空中飛翔的蜘蛛呢？這是因為，通常而言，蜘蛛飛航是個體行為。但在某些特殊情況下，例如因洪水導致蜘蛛的棲息地被大范圍破壞，需要集體撤離，或是原本準備飛航的蜘蛛一直沒能遇上合適的天氣，直到天氣變得適宜才集中飛航。

“蜘蛛俠”的秘密

正如達爾文所觀測到的，蜘蛛通常會使用兩種方式飛航。

第一種方式名為“踮腳式”（tip-toe）。蜘蛛首先會走到一個高聳的表面，然后抬起一條或兩條前腿，并保持這種姿勢 5～8 秒，重復幾次。這是它們在利用腿上的毛來感受周圍環(huán)境是否適宜飛行。評估完成后，如果決定飛航，它們便會順著風的方向旋轉(zhuǎn)身體，然后抬起腹部（也稱為“踮起腳尖”），開始吐絲，并以此制作飛行道具。

首先，蜘蛛會用后腿將吐絲器吐出的絲粘到所在的平面上，這是它為自己系上的“安全線”（safety line）。然后，起飛流程正式開始。它用腹部其他的腺體吐出多根 2～4 米長的蛛絲，這些蛛絲在空中展開，形成薄薄的三角形，在風中狂舞。同時，它還會用后腿將安全線控制在合理的位置，避免其阻擋絲線氣球在空中展開。

一段時間后，小蜘蛛松開原本牢牢抓住的表面，同時將所有腿向外伸展，然后斜斜地向遠處飛去。在飛航過程中，蜘蛛也不忘“抓緊”安全線。直到飛至 3～5 米遠，安全線才會斷掉。如果在起飛前，天氣條件突然變得不適合飛航，它還會立即切斷蛛絲，重新等待合適的時機。

使用“踮腳式”飛航的蜘蛛。圖片來源：原論文

另一種蜘蛛飛航的方式是“漂筏式”（dragline），顧名思義，就像是蜘蛛在空中放下一個由蛛絲構(gòu)成的筏子。當蜘蛛選擇從高高的柱子上飛航時，原本固定在柱子上的安全線就變成了“蹦極繩”。它們會順著繩子下降 0.4～1.1 米，然后一邊在空中搖擺，一邊編織“筏子”。

它們在空中不停揮舞前后腿，以此保持自己的腹部始終對準風上行的方向。蛛絲組成的筏子從它的腹部緩緩生成，在風的作用下向上彎曲，蜘蛛也隨之向上飄動。當蛛絲筏有了足夠的升力，小蜘蛛便切斷安全絲，愉快地飛走了。

使用“漂筏式”飛航的蜘蛛。紅色表示用于固定的“安全絲”，藍色表示參與飛航的蛛絲筏。圖片來源：原論文

為什么僅僅靠幾根柔軟的蜘蛛絲，蜘蛛就能騰空而起呢？科學家對此有著不同觀點。

一些科學家認為，這要從空氣動力學角度解釋。例如，在陽光明媚又有微風的春秋季，太陽加熱地面后產(chǎn)生的向上氣流為蜘蛛提供了飛行的動力，因此，這也是它們最常飛航的日子。但在酷暑炎炎的夏季，雖然上升氣流較多，可由于缺少橫向的微風，蜘蛛即便起飛也無法航行。更極端的，在凜冽的寒冬，狂風又會干擾氣流上升，因此也不利于蜘蛛飛航。

然而，隨著研究的深入，一些科學家對這種理論提出了質(zhì)疑。為什么僅僅在低風速的條件下，蜘蛛就能獲得如此高的初始加速度？而且，蜘蛛實際上并不能像電影中的蜘蛛俠那樣“滋”地一下就噴出蛛絲，需要外力才能將蛛絲從腺體中拉出來（例如用后腿將蛛絲拉出并粘到一個表面上），上升氣流怎么可能做到這一點呢？

因上升氣流而飛航的蜘蛛。圖片來源：原論文

科學家觀察到，蜘蛛在飛航時產(chǎn)生的蛛絲會分成扇形，而不會再纏成一團。因此，他們猜測電荷在飛航中起到了重要作用。的確，蜘蛛和它們產(chǎn)生的蛛絲都帶有負電荷，而且蜘蛛還能通過爬上樹枝、樹葉和草等來增加身上的負電荷。蛛絲所帶的負電荷間有靜電排斥，這讓它們在氣流中仍保持分開狀態(tài)。

另一方面，地球大氣則帶有正電荷，與帶負電的大地之間形成了一個巨大的電場。即便是萬里無云的晴天，這種大氣電勢梯度（APG）也能達到 100 伏特/米，如果是在有霧或暴風雨的情況下，甚至可能會增加到每米數(shù)萬伏特。因此，帶負電的蛛絲天然就會在這種環(huán)境下受到向上的電場力。而且，蜘蛛飛航時選擇的凸起表面也具備更強的局部電場。

科學家將蜘蛛放在了一個無風的環(huán)境，他們發(fā)現(xiàn)，一旦開啟環(huán)境中的電場，蜘蛛也會表現(xiàn)出“踮起腳尖”的行為。這說明，它們是在感受空氣中的電荷。而且，其中許多蜘蛛也成功起飛，通過調(diào)整封閉環(huán)境中的電場強度，研究人員還能控制蜘蛛飛上飛下。