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科学家借助3D打印揭开黑寡妇蜘蛛腹部花纹的秘密

2016-03-03 10:36
Minor昔年
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  日前,杜克大学的科学家们借助3D打印技术解开了世界上最毒的蜘蛛之一黑寡妇身体上花纹的秘密。他们发现,雌性黑寡妇腹部下面的红色沙漏图案实际上是一种定向的警告信息,有些动物能够看到,但是其它动物却看不到。

  科学家们通过研究断定,黑寡妇腹部下面的这个警告信息主要是用来警告一些掠食者,比如鸟类离它远一点。但是这却不会妨碍它们捕食昆虫,因为昆虫是看不到这种带有威胁意味的标志的。科学家们的这个发现于2月27日被在线发表在了《Behavioral Ecology》杂志上。

  据了解,研究人员首先测试了鸟儿对于带有红色沙漏标记的黑寡妇和不带沙漏标记的黑寡妇的反应是否有所不同。为此,他们将用塑料3D打印的假黑寡妇放在了喂鸟器中,来观察鸟儿们会如何应对。

  据了解,用来3D打印黑寡妇的数字模型主要来自于视频游戏开发商设计的3D图像。“视频游戏开发商喜欢在游戏中使用黑寡妇的形象,因为它们是可怕的化身。”该研究的主要作者、现为科罗拉多大学客座助理教授的主要作者Nicholas Brandley说。

  研究人员们总共3D打印了8个假蜘蛛,其中一半身上全都涂成黑色,而另一半则在黑色之外又加上了红色沙漏图案以模仿真正的黑寡妇。研究人员们将这些蜘蛛模型肚子朝上放在了美国北卡罗来纳州Durham市的位于后院的7个喂鸟器里,为了便于观察,他们一次放一只。

  通过比较科学家们发现,带红色沙漏的蜘蛛模型对于正在寻食的鸟类的吸引力更小,与不带沙漏的模型相比,前者被鸟儿啄食或者抓住的可能性低3倍。

科学家借助3D打印揭开黑寡妇蜘蛛腹部花纹的秘密

  而且那些个头较小,喙部更短的鸟儿,比如家燕和山雀等,更容易受到这个警告标志的惊吓。“这些鸟儿在看到一只带有红色斑点的蜘蛛模型会吓得往后蹦一下。”Brandley说。

  然后,下一步,科学家们要研究与鸟类相比,黑寡妇身上的这种黑红色调在像蟋蟀、甲虫、蚂蚁这些昆虫眼里会产生何种反应。要知道,这些昆虫都是黑寡妇蛛网中的美食。

  据Brandley介绍说,昆虫和鸟类分别对不同波长的光敏感,比如鸟眼中有一种可以感受长波长光的光感受器细胞,而大多数昆虫缺乏这种细胞。“昆虫仍然可以察觉到红光,但是不及哺乳动物或鸟类。”Brandley说。

科学家借助3D打印揭开黑寡妇蜘蛛腹部花纹的秘密

  于是,研究人员利用一种被称为光谱仪的设备客观地测量了在北美的三种黑寡妇物蜘蛛中的两种黑寡妇身上反射光的波长。然后他们计算鸟类和昆虫眼睛里的光感受器能够吸收多少光。

  最终,研究人员发现,黑寡妇的警告标志对鸟儿来说更加明显。Brandley说,在鸟儿眼里这两种颜色的对比度要高两倍。

  另外研究人员一直怀疑的视角的差别也发挥了作用。因为黑寡妇会挂在自己的网的下方,这样它的腹部就会对着天空,腹部上的红色沙漏警告标志就会在飞过其上空的鸟儿眼里无比明显。而在地面上爬的昆虫则看不到它。

科学家借助3D打印揭开黑寡妇蜘蛛腹部花纹的秘密

  为了验证这个想法,研究人员做了一个实验,他们把两种北美黑寡妇在实验室里的一个20英寸高的笼子关了3天,让它们织网。他们发现,喜欢把蛛网织在最高位置的物种恰巧是其腹背上有红色标记的那一种,这样会使该标记更容易被狩猎的鸟儿发现。

  这项研究得到了杜克大学的支持。

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