蜘蛛丝的秘密
□ 龙 悦
字数:2199
2025-01-15
版名:文化
蜘蛛经常被叫作昆虫,但它们并不是昆虫。在动物分类学上,蜘蛛属于节肢动物门,蛛形纲,和蝎子是同族兄弟。蜘蛛的种类很多,世界上有 57000 多种。蛛网具有美丽的几何形状,蛛丝具有较好的强度、手感和漂亮的光泽,甚至有人设想用蛛丝生产纺织品。那么,蛛丝到底能不能被人们利用?它是怎样生成的?含有什么化学成分?让我们一起探索。
蛛丝的天然妙用
大部分蜘蛛都会用丝结网,不同的蜘蛛结的网形状不同。有轮状网、三角网、管状网、漏斗网、银币形网。蜘蛛结网很巧妙。先吐框丝和放射丝,做网的骨架。然后再吐出带黏性的螺旋丝,用来捕捉飞虫。丝与丝的连接点用黏液粘牢,丝的端点都用黏性很强的附着盘固定在树枝上。网结好后,蜘蛛便待在网的中心,伺机捕食。织成的网既有黏性丝,也有非黏性丝,纵横交错。但蜘蛛善于识别哪些丝是有黏性的,做到在网上行动自如,不会把自己粘在网上。蜘蛛很爱惜自己的网,会及时清除网上的落叶杂物,保持网的整洁,使网始终处在捕虫的最佳状态。
蛛丝还可以用来筑巢。有的蛛巢是在土中挖洞造的,蛛丝便用来铺垫洞壁和通道。漏斗蛛会造一种漏斗形的巢,斗口朝上,与网相连,有虫落网,漏斗蛛便立刻将其拖进漏斗底部吃掉。水蛛会用丝在水下筑巢,用来隐藏或产卵。有的蜘蛛用丝在巢外编个警戒网,敌害临门,马上潜逃。
蛛丝也是蜘蛛求爱传情之丝。平时一个蜘蛛便是一网之主,排他性很强,其他蜘蛛不得涉足。可是当雌蛛进入成熟期,便会欢迎雄蛛来到自己的网上。雄蛛求爱时,先用力摇晃蛛丝,雌蛛通过丝的摇动得到信息,便与之交尾,结束后雄蛛便会被雌蛛吃掉。
雌蛛排卵时,会先用丝织个“产褥”,把卵排在丝褥子上,再用丝包裹,形成卵囊,雌蛛常把卵囊粘贴在腹部爬行,忙时便把卵囊取下来挂在网上。可见,蛛丝在延续后代上也起着重要作用。
体形小的微蛛有“飞行”的能力,时常附在丝上,在空中随风飘荡,过着“游猎”生活。有的蜘蛛靠蛛丝能“飞”很远。在远离陆地400多公里的轮船上,有人曾观察到蜘蛛在桅杆上结网。这是蛛丝给无翅的蜘蛛插上了远航的翅膀。
蜘蛛在树枝间或屋檐下张网,也算是“高空作业”,没有安全带可不行。此时,蜘蛛往往会吐一根牵引丝作为安全带。小蜘蛛的牵引丝较细,随着蜘蛛逐渐长大,吐出的牵引丝也逐渐变粗,不仅能承担蜘蛛的体重,还能抗住突然下落的瞬时冲击力,非常安全。
蛛丝的形成
蛛丝是天然的高分子蛋白质纤维,是蜘蛛体内的代谢产物,由蜘蛛体内的丝腺分泌出来,经过尾部的纺织器排出体外。分泌蛛丝的腺体构造十分复杂,一般有7种腺体:管状腺、梨状腺、葡萄状腺、聚状腺、鞭毛状腺、大囊状腺和小囊状腺。不同的丝腺分泌不同的蛛丝:囊状腺分泌的丝一般没有黏性,用作牵引丝、放射丝和蛛网的框丝;管状腺分泌的丝可作卵囊用;其他丝腺分泌的丝有黏性,用作附着盘或作蛛网上的螺旋丝。
最初从丝腺分泌出的是液体,通过纺织器排出蜘蛛体外,遇到空气硬化成丝。蜘蛛的纺织器生在尾部上端,通常有3对,呈乳头状。每个纺织器的头上都有许多小管,与体内丝腺相通,蛛丝就是通过这些小管排出的。蜘蛛腿上有许多毛,可以像梳子一样帮助梳理排出的蛛丝。
蛛丝的性能
据了解,蛛丝的化学成分主要是氨基酸。蛛丝的黏着物质中含有多种氨基酸,如丝氨酸、谷氨酸、赖氨酸、脯氨酸、甘氨酸、天冬氨酸和无机磷酸等低分子化合物。这些低分子化合物可使蛛丝中的水分不易蒸发,维持一定的黏性,并具有一定的防水性。
蛛丝的物理性能与蚕丝相比不相上下,某些方面甚至比蚕丝略好。络新妇蜘蛛吐出的丝,强度可以达到7.80克/旦,伸度是35%,都比蚕丝好;其耐热性甚至比尼龙纤维还好。络新妇蜘蛛的蛛丝可耐200℃以下的高温 ,若 温 度 超 过 200℃ 达 到300℃,蛛丝就会发黄变黑。将络新妇蜘蛛的牵引丝,以每秒10厘米的速度绕在卷筒上,一只能产50米左右的丝。把这种卷筒丝对着阳光,可以看到彩虹般的颜色。大蜘蛛的黏性丝,在直径3微米的丝外粘有20微米的黏着物质,由于表面张力作用呈水滴状。络新妇蜘蛛的蛛丝水分蒸发较少,在150℃的环境下,蒸发的水分约占蛛丝重量的10%。蛛丝的触感柔软,吸湿性、保温性和耐热性等方面都不输蚕丝。但在X光照射下,蛛丝的结晶性很差,大部分纤维不定型,这方面比不上蚕丝。
蛛丝的人工应用
能不能用蛛丝生产高级绢绸呢?很早以前就有人这样设想过,这并不是异想天开。既然蛛丝和蚕丝都是动物生成的蛋白质纤维,两者的化学成分和物理性能很相似,为什么蚕丝能生产纺织品,而蛛丝不能呢?实际上,若干年前法国人葆恩就曾利用蛛丝织过袜子,后来还有人用蛛丝织过手套和领带。但始终未能进行大规模生产。
最关键的是人工饲养蜘蛛目前尚未大规模普及。蜘蛛与蚕不同,蚕是食草昆虫,饲料来源丰富,适于群养,人类很早就掌握了养蚕的技术。可是,蜘蛛是食肉动物,饵料来源不易,养殖成本高昂。蜘蛛又具有同类 相食的习性,群养很 难实现。分槽饲养、个体管理、隔离抽丝的方法是可行的,但饲养的 场地、饲料问题都不 好解决。此外,虽然蛛丝的生成及性能大体被人们了解,但蛛丝本身还有许多秘密没有被揭开。例如:牵引丝的附着盘是怎样瞬间附着到物体上的?蜘蛛怎样自由地选择使用各种丝呢?蛛丝排出体外是怎样由液体变成固体的?蛛丝的分子量是多少?黏性丝的黏着物质为什么呈水滴状?蛛丝的这些未解之谜,有待进一步研究。相信随着科学的进步,蛛丝的秘密会逐渐被人们揭开,人工养蛛、大规模生产蛛丝将会成为现实。那时,天然纤维用于人工生产方面将会发生颠覆性变革,蛛丝会像蚕丝一样派上大用场。
蛛丝的天然妙用
大部分蜘蛛都会用丝结网,不同的蜘蛛结的网形状不同。有轮状网、三角网、管状网、漏斗网、银币形网。蜘蛛结网很巧妙。先吐框丝和放射丝,做网的骨架。然后再吐出带黏性的螺旋丝,用来捕捉飞虫。丝与丝的连接点用黏液粘牢,丝的端点都用黏性很强的附着盘固定在树枝上。网结好后,蜘蛛便待在网的中心,伺机捕食。织成的网既有黏性丝,也有非黏性丝,纵横交错。但蜘蛛善于识别哪些丝是有黏性的,做到在网上行动自如,不会把自己粘在网上。蜘蛛很爱惜自己的网,会及时清除网上的落叶杂物,保持网的整洁,使网始终处在捕虫的最佳状态。
蛛丝还可以用来筑巢。有的蛛巢是在土中挖洞造的,蛛丝便用来铺垫洞壁和通道。漏斗蛛会造一种漏斗形的巢,斗口朝上,与网相连,有虫落网,漏斗蛛便立刻将其拖进漏斗底部吃掉。水蛛会用丝在水下筑巢,用来隐藏或产卵。有的蜘蛛用丝在巢外编个警戒网,敌害临门,马上潜逃。
蛛丝也是蜘蛛求爱传情之丝。平时一个蜘蛛便是一网之主,排他性很强,其他蜘蛛不得涉足。可是当雌蛛进入成熟期,便会欢迎雄蛛来到自己的网上。雄蛛求爱时,先用力摇晃蛛丝,雌蛛通过丝的摇动得到信息,便与之交尾,结束后雄蛛便会被雌蛛吃掉。
雌蛛排卵时,会先用丝织个“产褥”,把卵排在丝褥子上,再用丝包裹,形成卵囊,雌蛛常把卵囊粘贴在腹部爬行,忙时便把卵囊取下来挂在网上。可见,蛛丝在延续后代上也起着重要作用。
体形小的微蛛有“飞行”的能力,时常附在丝上,在空中随风飘荡,过着“游猎”生活。有的蜘蛛靠蛛丝能“飞”很远。在远离陆地400多公里的轮船上,有人曾观察到蜘蛛在桅杆上结网。这是蛛丝给无翅的蜘蛛插上了远航的翅膀。
蜘蛛在树枝间或屋檐下张网,也算是“高空作业”,没有安全带可不行。此时,蜘蛛往往会吐一根牵引丝作为安全带。小蜘蛛的牵引丝较细,随着蜘蛛逐渐长大,吐出的牵引丝也逐渐变粗,不仅能承担蜘蛛的体重,还能抗住突然下落的瞬时冲击力,非常安全。
蛛丝的形成
蛛丝是天然的高分子蛋白质纤维,是蜘蛛体内的代谢产物,由蜘蛛体内的丝腺分泌出来,经过尾部的纺织器排出体外。分泌蛛丝的腺体构造十分复杂,一般有7种腺体:管状腺、梨状腺、葡萄状腺、聚状腺、鞭毛状腺、大囊状腺和小囊状腺。不同的丝腺分泌不同的蛛丝:囊状腺分泌的丝一般没有黏性,用作牵引丝、放射丝和蛛网的框丝;管状腺分泌的丝可作卵囊用;其他丝腺分泌的丝有黏性,用作附着盘或作蛛网上的螺旋丝。
最初从丝腺分泌出的是液体,通过纺织器排出蜘蛛体外,遇到空气硬化成丝。蜘蛛的纺织器生在尾部上端,通常有3对,呈乳头状。每个纺织器的头上都有许多小管,与体内丝腺相通,蛛丝就是通过这些小管排出的。蜘蛛腿上有许多毛,可以像梳子一样帮助梳理排出的蛛丝。
蛛丝的性能
据了解,蛛丝的化学成分主要是氨基酸。蛛丝的黏着物质中含有多种氨基酸,如丝氨酸、谷氨酸、赖氨酸、脯氨酸、甘氨酸、天冬氨酸和无机磷酸等低分子化合物。这些低分子化合物可使蛛丝中的水分不易蒸发,维持一定的黏性,并具有一定的防水性。
蛛丝的物理性能与蚕丝相比不相上下,某些方面甚至比蚕丝略好。络新妇蜘蛛吐出的丝,强度可以达到7.80克/旦,伸度是35%,都比蚕丝好;其耐热性甚至比尼龙纤维还好。络新妇蜘蛛的蛛丝可耐200℃以下的高温 ,若 温 度 超 过 200℃ 达 到300℃,蛛丝就会发黄变黑。将络新妇蜘蛛的牵引丝,以每秒10厘米的速度绕在卷筒上,一只能产50米左右的丝。把这种卷筒丝对着阳光,可以看到彩虹般的颜色。大蜘蛛的黏性丝,在直径3微米的丝外粘有20微米的黏着物质,由于表面张力作用呈水滴状。络新妇蜘蛛的蛛丝水分蒸发较少,在150℃的环境下,蒸发的水分约占蛛丝重量的10%。蛛丝的触感柔软,吸湿性、保温性和耐热性等方面都不输蚕丝。但在X光照射下,蛛丝的结晶性很差,大部分纤维不定型,这方面比不上蚕丝。
蛛丝的人工应用
能不能用蛛丝生产高级绢绸呢?很早以前就有人这样设想过,这并不是异想天开。既然蛛丝和蚕丝都是动物生成的蛋白质纤维,两者的化学成分和物理性能很相似,为什么蚕丝能生产纺织品,而蛛丝不能呢?实际上,若干年前法国人葆恩就曾利用蛛丝织过袜子,后来还有人用蛛丝织过手套和领带。但始终未能进行大规模生产。
最关键的是人工饲养蜘蛛目前尚未大规模普及。蜘蛛与蚕不同,蚕是食草昆虫,饲料来源丰富,适于群养,人类很早就掌握了养蚕的技术。可是,蜘蛛是食肉动物,饵料来源不易,养殖成本高昂。蜘蛛又具有同类 相食的习性,群养很 难实现。分槽饲养、个体管理、隔离抽丝的方法是可行的,但饲养的 场地、饲料问题都不 好解决。此外,虽然蛛丝的生成及性能大体被人们了解,但蛛丝本身还有许多秘密没有被揭开。例如:牵引丝的附着盘是怎样瞬间附着到物体上的?蜘蛛怎样自由地选择使用各种丝呢?蛛丝排出体外是怎样由液体变成固体的?蛛丝的分子量是多少?黏性丝的黏着物质为什么呈水滴状?蛛丝的这些未解之谜,有待进一步研究。相信随着科学的进步,蛛丝的秘密会逐渐被人们揭开,人工养蛛、大规模生产蛛丝将会成为现实。那时,天然纤维用于人工生产方面将会发生颠覆性变革,蛛丝会像蚕丝一样派上大用场。