如何向孩子解释「为什么蜘蛛不会被自己的网黏住」?

如何向孩子解释「为什么蜘蛛不会被自己的网黏住」?

这个问题根据孩子的年龄、好奇心水平和理解能力,可以有几个不同层面的答案(完整结论在最后)。


最简单的——体表油性涂层说

这一解释最早来源于法布尔的试验:用有机溶剂二硫化碳清洗蜘蛛的腿后,便会使蜘蛛被自己的网粘住。此后又有人使用其他有机溶剂如苯、丙酮等进行试验,得到了类似的结果。

对于只满足于得到答案,并不想就此深究的孩子来说,这个回答已经相当完美:既可以用试验来验证,在原理上也没有根本性错误。但是——

(一)孩子可能会进一步提问:“如果蜘蛛腿上有油性涂层使它不会被蛛网粘住,那它身上其他部位是否也有这样的涂层呢?”

(二)进一步地,接触过这方面知识的孩子可能会提起另外两种解释——步足落点说和抓握方式说。对此又该如何解答?

(注:

步足落点说——持这一观点的人观察了蜘蛛在网上的行走动作,发现蜘蛛在蛛网上行走时总是踩在没有粘性的丝上,进而认为这是蜘蛛不会被自己的网粘住的原因。

抓握方式说——持这一观点的人使用显微镜观察了蜘蛛步足末端在行走中的细微动作,发现蜘蛛使用步足末端的爪和锯齿形刚毛来抓握蛛丝,进而认为这是蜘蛛不会被自己的网粘住的原因。)

对此,我们需要通过观察和试验来进一步验证。

先说“步足落点说”,持这一观点的人,嗯,显然是属于治学态度极不认真的那一类。因为:

(一)只要观察一会圆网蜘蛛的结网动作,就会发现它们在布置有粘性的第二螺旋线(从网的最外围一圈圈向网中心延伸,是圆网上唯一有粘性的蛛丝)时,是用最后一对步足把丝从腹部末端的纺器中抽出来放置在经丝(即从网中心向四周放射的蛛丝)上的。换言之,蜘蛛并不总是刻意避免与粘性丝发生接触,与粘性丝的接触也不会给它们增加额外的阻力(否则结一个圆网要费劲把腿从粘性丝上扯下来几百次,太消耗体力了)。

下面是一个我今年 6 月录制的大腹园蛛结网视频,可以看到蜘蛛用最后一对步足把丝从腹部末端的纺器中抽出来安置在经丝上的动作:

大腹园蛛安放粘性丝 https://www.zhihu.com/video/1447630887642521600

(二)至于“蜘蛛在蛛网上行走时总是避免踩到有粘性的丝”,则是因为粘性丝较易形变,如果蜘蛛踩上去,会导致两根或多根粘性丝相碰后粘在一起,这样就降低了蛛丝密度,使猎物更容易从中穿过。因此在没有需要快跑的紧急情况(遇到危险,或者有猎物落网)时,蜘蛛通常会放慢脚步,尽量只接触没有粘性的经丝,避免对自己的网造成毫无必要的破坏。

谁说我不会踩有粘性的丝?图片系答主所摄

上图是我今年 8 月 24 日拍到的一只大腹园蛛,可以看到它至少有三条腿都踩在有粘性的螺旋丝上。至此,我们可以判定:步足落点说——出局!

再说“抓握方式说”,我认为这一观点在现象描述上虽然没有错误(蜘蛛的确这么抓握蛛丝),但并不能用来解释蜘蛛为什么不会被蛛网粘住,因为:

(一)野外观察大腹园蛛等肚子很大的圆网蜘蛛捕捉大型猎物时,经常可以看到它们的腹部或其他腿部以外的身体部位接触到有粘性的螺旋丝,但并不会与之发生粘连。这说明蜘蛛不仅是步足能够抵抗丝的粘性,身体其他部位也有相同的效果。

(二)在人工制造的胶布等粘性平面上,蜘蛛显然无法像对蛛丝那样使用步足末端的爪和锯齿状刚毛“抓握”,但仍可以照常行走。

对(一),因目前已经入冬,无法拍到大腹园蛛捕捉猎物时腹部接触粘性丝的视频,只有等来年补上了(之前经常看到,但当时并未被邀请回答此问题,故此未拍照和录像)。而对(二),我用家里饲养的蜘蛛做了个简单试验:

(1)将透明胶带有粘性的一面朝上固定在泡沫塑料板上,两端用透明胶带固定。

如图,较宽的胶带粘性面朝上,然后两端用较窄的胶带固定

用手摸一下证明是粘性面朝上 https://www.zhihu.com/video/1447635926209601537

(2)将二号试验对象——不结网的角红蟹蛛放置在透明胶带的粘性面上,可以看到角红蟹蛛能在粘性平面上正常行走,不会被粘住。

角红蟹蛛在粘性面上行走 https://www.zhihu.com/video/1447636136563191808

(本来是打算用结网的大腹园蛛来完成在粘性面上行走的试验的,但它们表示天气很冷,老子要冬眠。我不死心试图把它们叫醒来配合一下拍摄,然后就被咬了一口……于是换试验对象了)

如我之前的回答中所说,大腹园蛛毒性对人无效但力气很大,随便咬一口就能见血

(3)将原定的一号试验对象——拒绝配合拍摄的大腹园蛛腹部背面朝下放置在透明胶带的粘性面上,然后将其倾斜,蜘蛛即从粘性面上滚下,表明大腹园蛛腹部背面也不会被粘住。

大腹园蛛腹部免疫胶带粘性 https://www.zhihu.com/video/1447636398114926592

(这里没有用角红蟹蛛进行试验,因为以往的经历告诉我:角红蟹蛛等不结网蜘蛛只是腿部对粘性抵抗,身体其他部位还是会被粘住。为了避免对蜘蛛造成伤害,就没有拍摄它腹部被粘住的视频)

综上所述,我们可以得出结论:

  1. 蜘蛛不会被网粘住,是因为体表具有的某种特殊属性。这种属性不仅能让蜘蛛不被自己的网粘住,同时对部分非蛛丝的粘性物例如胶带等也有抵抗效果(但不保证对所有粘性物都抵抗)。
  2. 不同种类的蜘蛛,对粘性的抵抗能力有差异:结网的大腹园蛛步足和腹部都能抵抗自己的网和胶带等人造粘性物的粘性,而不结网的角红蟹蛛只有步足能抵抗粘性,身体还是会被粘住。
  3. 对于蜘蛛步足而言,这种“抵抗粘性的特殊属性”可能是一种包裹在蜘蛛步足表面的油性物质,因为使用二硫化碳等有机溶剂清洗可以使其不再能抵抗粘性。但目前尚不确定是否有其他因素导致蜘蛛步足在清洗后失去对粘性的抵抗力(例如有机溶剂可能破坏了蜘蛛步足表面的某些细微结构),也不确定蜘蛛的其他身体部位是否也因相同原理而抵抗粘性(出于蜘蛛的健康考虑,我没有做,也不会做用有机溶剂清洗它们身体的试验)
  4. 在已有的对“蜘蛛为什么不会被自己的网粘住”的解释中,“体表油性涂层说”已经在对蜘蛛步足的试验中得到部分确认,但尚未确认是否适用于蜘蛛身体的其他部位;“步足落点说”显然与事实不符;“抓握蛛丝说”虽然事实描述正确,但不能解释蜘蛛可以在胶带等非蛛丝粘性物上行走,和蜘蛛身体其他部位也能抵抗蛛丝和人造粘性物粘性的现象。
  5. 因此,对这个问题的严谨答案,目前只能说“蜘蛛体表具有某种特殊属性,使其不会被自己的网和胶带等人造粘性物粘住。从用有机溶剂清洗后就会被粘住这一试验结果看,这种特殊属性可能是某类油性物质,但也不能排除其他解释的可能性。”