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【興新聞/媒體公關組】跳蛛空中平衡全靠絲 興大生物力學研究受國際矚目

更新時間:2013-08-15 14:28:35 / 張貼時間:2013-08-15 13:12:47
興新聞張貼者
單位秘書室
新聞來源秘書室媒體公關組
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【興新聞】


 

跳蛛空中平衡全靠絲 興大生物力學研究受國際矚目

張貼.2013/08/15 下午 01:11:56   祕書室媒體公關組  .

 
                                                                                                                                      
 興大物理系紀凱容助理教授(右4)、論文第一作者北醫大學生陳永康(右3)、興大研發長陳全木(右2)、興大物理系孫允武主任(左1)、媒體公關組蔣恩沛組長(右1)與研究團隊一同合影

中興大學物理學系紀凱容助理教授揭開跳蛛敏捷跳躍獵捕的奧祕,引起BBC news等國際媒體矚目與報導。

在住家牆上或戶外枝葉上,時常能見到俗稱「蠅虎」的跳蛛的身影,牠們並不會結網,而是藉由絕佳的視力與跳躍能力,來獵捕昆蟲為食。在跳躍前,跳蛛會產生曳絲,並把絲的另一端黏在地上,當做不慎掉落時的安全索。國立中興大學物理學系助理教授紀凱容和她的研究團隊,透過分析跳蛛跳躍的運動力學,發現牠們可單憑調控這根曳絲,在空中快速旋轉身體,維持平衡,以順利降落並即刻展開下一步行動;沒有曳絲的跳蛛,則因降落不順而喪失獵食的絕佳契機。

這項研究成果8月7日獲得英國皇家學會刊載於跨領域學術期刊《界面》(Journal of the Royal society, Interface),在網路刊登發表當日,即受到國際重要媒體如 BBC與 Science News等的矚目與報導,目前也已獲加拿大廣播公司(Canadian Broadcasting Corporation)與美國《自然史雜誌》(Natural History Magazine)的採訪報導邀請。權威科學期刊《自然》(Nature)更於8月15日出刊的「焦點報導(Highlights)」中,報導此項研究。

紀凱容的研究團隊利用高速攝影機,以每秒1000張照片的速度拍攝台灣常見的跳蛛「安德遜蠅虎」(Hasarius adansoni)完整的跳躍及降落行為。正常情況下,跳蛛能在騰空約0.1 秒的時間內,翻轉身體來調整角度,讓著地時的姿態接近於起跳,好在降落後隨即展開獵捕。沒有絲的跳蛛,則因無法在空中調整姿勢,以致不能順利降落,有時需要花五倍以上的時間,才能夠站穩。除了動作分析外,研究團隊也從力與能量的角度,來探討曳絲如何幫助跳蛛穩定跳躍,以及在快速運動時,絲的作用與調控機制。上述生物力學問題,在過去並未受到關注。

紀凱容興奮地表示,這個研究不但首度揭開跳蛛敏捷跳躍獵捕的奧祕,也是第一次證實跳蛛在快速運動中,仍能有效調控絲的拉力。簡言之,這個研究整合了蜘蛛的運動力學以及蜘蛛絲的材料力學。除此之外,在空中維持平衡是跳躍性動物的一大挑戰,過去學者已歸納出兩種平衡機制:大型脊椎動物如人類、袋鼠、蜥蜴等,端靠擺動四肢或尾巴來維持平衡;而體型小的昆蟲,則藉由振動翅膀來調整身體姿態。這個研究則提出自然界的第三種可能:跳蛛可單憑調控一根蜘蛛絲,便能在空中快速旋轉身體,達到平衡。

紀凱容指出,在台灣進行生物物理學研究,必須持續地與不同領域的生物、物理、以及工程學家進行交流,才能用全新的角度,來探討這樣一個過去被忽視的問題。也正是透過多年前一場《生物物理期刊俱樂部》的演講,啟發她整合蜘蛛運動力學以及蜘蛛絲材料力學的研究靈感,因此,今天這個研究能夠得到國際學界的肯定,正是拜跨領域交流之賜,這不但是當今世界一流科學研究的主流形式,也是創新求變之鑰。
 

安德遜蠅虎。(王惟聖拍攝、紀凱容提供)

【小檔案】
俗稱「蠅虎」的跳蛛屬於蜘蛛目的跳蛛科,全世界約有5000種。牠們具有絕佳的視力和跳躍能力,一躍的距離可達身長數十倍,但是牠們並不結網捕蟲,而是躲在暗處埋伏,當見到蒼蠅等昆蟲,才展開跳躍獵捕行動。和大多數的結網性蜘蛛一樣,跳蛛會隨時在身上連著一條曳絲(dragline silk),將絲的另一端黏在地上,當不慎摔落時,可以作為緩衝,並藉此爬回高處,因此曳絲可稱為跳蛛在高處活動時的安全索。但對跳蛛來說,只有保命還不夠,唯有精準的跳躍行動,才能順利捕捉獵物和逃避天敵。然而,蜘蛛絲在跳蛛跳躍中所扮演的力學角色,在過去並未受到關注。

研究論文全文:http://rsif.royalsocietypublishing.org/content/10/87/20130572.full.pdf+html

跳蛛影片:http://rsif.royalsocietypublishing.org/content/10/87/20130572/suppl/DC1

Nature-焦點報導(Highlights):http://www.nature.com/nature/journal/v500/n7462/full/500256c.html

國際媒體報導:

(1) BBC News (story) "Jumping spiders' silk dragline trick revealed"
            http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-23588412

BBC News (videos) Jumping spiders' silk trick revealed
            http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-23588812

(2) ScienceShots "Video: Spiderman, Eat Your Heart Out":
            http://news.sciencemag.org/2013/08/video-spiderman-eat-your-heart-out

(3) WIRED "High Speed Video Shows How Silk Draglines Help Jumping Spiders Steer" : 

      http://www.wired.com/wiredscience/2013/08/jumping-spider-steering/

(4) The Conversation (Editors’ Picks) "How do jumping spiders make a perfect landing? Watch and learn" 

     http://theconversation.com/how-do-jumping-spiders-make-a-perfect-landing-watch-and-learn-16798

 

 



 

 

 


  

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