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第10章 蜘蛛的惊异1(1)

发黏的网和特殊的汗蜘蛛走进科学家的王国,被科学家从科学的角度进行观察研究的时代,可能从19世纪末受到法国昆虫学家的关注开始。

法布尔曾经系统地观察了各种蜘蛛——黑腹毒蜘蛛、克罗素蜘蛛、有带纹的蜘蛛、囊蛛、蟹蛛、园蛛、迷宫蜘蛛等。他为蜘蛛专门写了一本厚厚的书,叫《蜘蛛的故事》。在这本书里,法布尔详细地描述了他观察到的蜘蛛的生活习性,还提出了不少吸引人的思考问题。

法布尔曾经对园蛛的蛛网进行了细致的观察。首先吸引法布尔的是蛛网的蛛丝,它在太阳下面闪闪发光,好像一串精巧的珍珠。法布尔曾经用放大镜去观察它,但是看不仔细,因为蛛网上的蛛丝在气流的影响下始终不停地颤动。没办法,法布尔只好将玻璃片伸到蛛网下面,专门粘上几根蛛丝,可以放在放大镜或显微镜的下面仔细观察。

真是不看不知道,世界真奇妙。原来这缕缕透明的蛛丝,并不是单纯一根丝,而是一根根密密缠绕而成的空心细管,细管里面充满了像胶水一样的液体,这种液体从缠绕的细缝中慢慢地渗透出来,使蛛丝变得非常有黏性。法布尔无论是往蛛丝上放一根稻草或一小片羽毛,都会立刻被蛛丝粘住。怪不得凡是撞到蛛网上的昆虫,不管它是蚱蜢还是飞蛾,都被粘住再也飞不出去。

这时,法布尔明白了蛛网的秘密,却同时产生了新的问题:“蛛网有这么大的黏性,蜘蛛自己在网上跑来跑去,蛛网为什么不把蜘蛛自己粘住呢?”

这时,法布尔想到了自己的童年,他和同学常常在假日用收集到的蛛网到麦田里去粘金翅雀。蛛网的丝很黏,于是他们就在手上抹点油,再去收集蛛网,手上就不会被蛛丝粘住。——看到这里的少年朋友,我不知道你们用蛛网到树上去粘知了的时候,是不是也有自己不被蛛丝粘着的窍门。

于是法布尔想:“蜘蛛在网上跑来跑去而不被粘在网上,是不是因为它的脚上也有一层油呢?”

想到这里,法布尔先用一根稻草做实验,他在稻草上抹了一点油,用带油的稻草去触动蛛网,果然稻草不再被蛛网粘住了。

接着,法布尔又做了一个实验,他从一只活蜘蛛身上摘下一条腿,用这条腿接触蛛网,蛛网粘不牢它。然后,法布尔把这只蛛腿放在二硫化碳的溶液里浸泡了一刻钟。(二硫化碳是溶解油脂的溶剂。)然后取出蛛腿又用沾了二硫化碳溶液的刷子将蛛腿仔细地洗刷干净。完成了这些步骤,法布尔再将这条蛛腿放到原来的蛛网上接触的时候,蛛腿被蛛网牢牢地粘住了,和平时粘住稻草或羽毛一样。

于是法布尔用自己的观察和实验得出结论:“蜘蛛是用一种特殊的汗,使它能在网的各部分跑来跑去而不受到牵制。”

法布尔的观察是正确的。后来科学家们进一步发现,蜘蛛腿里的那种液体,不但是一种能防止自己粘在蛛网上的润滑剂,而且是一种“液压传动”装置。原来蜘蛛的腿里没有肌肉,只充满着那种液体,蜘蛛靠调节腿里液体的压强,使8只腿能灵活地跑来跑去。

液压传动是现代机械手、机器人通常采用的一种传动方式,因为它们都是没有肌肉的铁家伙,采用液压传动技术可以让它们像蜘蛛的腿那样灵活地动作。

灵敏的电报接收装置

法布尔饲养了6种园蛛,他发现,只有有带的蜘蛛和丝蛛两种经常停留在网中,不管有多强的阳光晒着它们都不怕。而别的几种蜘蛛,在结好网以后只让网张在那里,自己则跑到一个隐蔽的角落里果着,到了晚上才出来。

使法布尔感到奇异的是,虽然白天蜘蛛并不停在网上,但是如果有飞过的蜻蜓或蚱蜢不当心撞到网上而被粘住的时候,那躲在角落的蜘蛛马上会像闪电一般地冲过来,将网上的猎获物用丝网死死地缠住。

法布尔想,蜘蛛是怎样发现网上有了猎获物的呢?是它的眼睛看见的,还是有别的什么获取消息的方法?

一开始法布尔当然认为是蜘蛛用眼睛看到的,于是他进行了一些考察蜘蛛视力的实验,他把死蝗虫轻轻地放在蜘蛛的前面、背后或两旁,或者放在靠近网中心的地方,然而,不管蜘蛛是正在网上呆着或者是躲藏在什么角落,它们都一概不予理睬。

法布尔猜想,也许灰色的蝗虫不足以引起蜘蛛的注意力,于是改用一团最鲜艳的红色的丝绒团放在蛛网上,同样也没有引起蜘蛛的注意。

但是,当法布尔用一根稻草轻轻拨动那死蝗虫或红色的丝绒团时,蛛网发生了震动,蜘蛛就急急忙忙冲过来了。

于是,法布尔断定,蜘蛛的眼睛非常近视,它不靠眼睛去帮助寻找猎获物,而是靠一种震动来接收外界信息的,如果是这样,蜘蛛必须有一套接收震动的特殊的装置。这装置是什么呢?经过仔细观察,法布尔终于发现,在蛛网的中心,有一根蛛丝从那里引出来,沿着一个倾斜的角度,一直通到蜘蛛躲藏的地方,被蜘蛛的一只脚紧紧地握住。这根从蛛网中心伸出的蛛丝,就是蜘蛛的“电报线”,因为它的连接点在蛛网的中心,所以,不论蛛网的哪个部分受到猎物的震动,它都能把这种震动立即传给躲在角落里的蜘蛛。同时,它又是最快、最近、最方便的空中通道,蜘蛛一旦接到震动的信息,立即就能沿着这根蛛丝以闪电般的速度奔向猎获物。

这个观察结论正确吗?法布尔还用实验从反而进行验证。当他剪断了与蜘蛛相连的这根蛛丝电报线以后,不管再有多大的猎获物在网上震动,蜘蛛却始终一无所知。

使法布尔感到惊奇的是:蛛网悬在空中,经常受到不同强度的风的拂动,但是,对于这种拂动,蜘蛛能够很清楚地分辨出来,并不会错把这当做是有了猎获物的信息而奔了出来。于是,法布尔认为,蜘蛛握着那根蛛丝电报线的脚上的接收装置,有很灵敏的分辨力。这根电报线决不仅仅只像一根能传达外界震动的绳子,而是一根可以传达各种不同声波的电话线。而它的握着电报线的脚,有很灵敏的听觉分辨力,可以分辨出哪是由于猎获物在挣扎时引起的震动,哪是由于风吹过时引起的震动。

现在,人们进一步发现,蜘蛛用来感知震动的器官非常巧妙。它是长在蜘蛛脚上的一小条裂缝,功能类似“耳朵”,它能够感知到每秒钟20次至25次的震动。这样微小又这样灵敏的“音响探测器”很令人类羡慕。人们正在研究是否能够揭开这种构造的秘密,从而模拟制造出可以供给人类使用的音响探测器。

奇异的丝织厂

法布尔在观察蜘蛛用丝结网,并织成用来产卵的丝袋的时候,他注意到了,这类蜘蛛有一个肥大的丝囊,囊里贮存着抽丝的黏液。他注意到蜘蛛抽丝和蚕吐丝不一样。蜘蛛的丝不是从头部“吐”出来的,而是在丝囊的后面,有许多出丝孔。从出丝孔里挤出一小滴一小滴的黏液,蜘蛛再用突然下落或突然快跑的方式移动身体,飞快的速度和拉力使得这滴黏液被抽拉成很细很细的丝;有时它也用后腿帮忙,在较短的距离中迅速将滴出的黏液抽拉成丝。

法布尔对于蜘蛛的这种结网技巧非常佩服,他承认蜘蛛在结网时动作非常熟练,非常快捷,快到令人眼花缭乱的程度。所以他说:“蜘蛛结网的经过很难看清楚,因为这一步步的动作非常之快,一忽儿突然一跃,一忽儿左右摇摆,一忽儿又前后弯曲,看得人眼花缭乱。要辨明这一步步的工作,就需要不断的观察了。它的一双后腿是掌管纺织的工具,它不住地动着,靠近网外边的那条后腿从丝束中抽出一根丝来,迅速递给靠近网中心的另一条后腿,这条腿就熟练地把它放置在蛛丝适当的地方,好像量准了距离似的。蛛丝一旦搁在了适当的地方,马上就会和网架的几根辐射丝相胶合,因为蛛丝本身就是黏的。整个织网工程没有一点迟缓的动作。”

法布尔还注意到,蜘蛛用透明的丝织它的网,用白色的丝织它的产卵袋,用棕色的丝来完成它的窝,还用一种深褐色甚至黑色的丝来织成带子,好把产卵袋张挂起来……从蜘蛛的丝囊里竟变出了这么多的花样,使法布尔惊奇不已,他慨叹说:“这是一个多么令人惊奇的丝织厂啊!从一个非常简单的只包含着后腿和丝囊的设备,蜘蛛完成了制绳者、纺绩者、织造者和染织者的工作,蜘蛛怎么会有这么一种奇怪的设备呢?它怎么能随意得到不同色彩、不同品质的丝?它怎么能在把它们输送出来的时候一会儿是这个样子,一会儿又变成了那个样子?我只看到了结果,可是我不知道到底是什么原因,我也不知道这些工作的过程是怎么样的。这两个问题我都解决不了。”

自然界的许多秘密确实是仅仅用肉眼观察所回答不了的,这是法布尔研究工作的缺陷。但是,法布尔从对蜘蛛“丝织厂”的观察得到了两个方面的重要发现:一个方面的发现是关于制成蛛丝原料方面的,即蛛丝是由一种黏液经过迅速抽拉而形成的,从丝囊中出来的并不是一根根的丝;另一个方面的发现是关于抽拉蛛丝的工具方面的,即由丝囊后面挤出黏液的那许多小孔。

当然,这两个方面,在法布尔的时代,他只是有了极初步的直观印象,甚至还没有看清楚全部的过程,但这两个方面的发现有很重大的意义,给后人在模仿蜘蛛制造人造丝方面带来很大的启发。

向蜘蛛要丝

首先揭开昆虫是怎样“吐丝”或“抽丝”秘密的是英国皇家学会的实验室主任、著名的物理学家胡克,他在“光”的理论上曾经和牛顿唱“对台戏”,使牛顿感到心烦意乱。他是最为著名的显微镜学家之一,借用显微镜,他观察到了自然界的许多肉眼所看不到的秘密,其中就有关于昆虫怎样吐丝的秘密的描写,还有他由此产生的奇妙的设想。1664年,胡克在《显微绘图》一书中说:“也许能找到某种方法来制造一种黏性的东西——这种东西通过网筛拉出后很像蚕吐出的丝,也许比蚕丝更好。这种想法可能启发一些好奇的天才,使他们情不自禁地要试一试。如果实验成功……我想他们不会失望的。”

据说有一位名叫卜翁的科学家,饲养了许多蜘蛛,希望能够利用蛛丝作为纺织的原料。他把蜘蛛的丝囊割破,取出里面的黏液,把它们抽成了细丝,织成了世界上的第一双蛛丝手套。

它确实很漂亮,轻盈透亮。可惜那样的手套并不结实,而且易溶于水,因此这双用原始蛛丝织成的第一双手套不幸也就是世界上最后的一双蛛丝手套。

后来,又有一位名叫列奥慕尔的法国物理学家,他就是那位发明列氏温度计的人,同时又对昆虫等小动物有着浓厚的兴趣,也进行过细致的观察研究。他曾经有一个科研课题是决定蛛丝是否有值得利用的工业价值。

这方面的研究使人们发现,接连着蜘蛛腹部丝囊的后沿,有6个吐丝器,每个吐丝器的表面又有许多小孔,总共有1000多个小孔,每个小孔分泌出一细滴黏液,经过迅速拉扯变细变长,遇到空气以后就凝结成为丝。

可惜列奥慕尔的研究未能取得期望中的成功。因为他的研究结果表明,如果将蛛丝和蚕丝相比较,生产一磅蚕丝,需要2500个蚕茧,而如果生产一磅蛛丝,数量则需要增加265倍,也就是说,需要饲养662500只蜘蛛。这样高的消耗本来就难以设想,更何况蜘蛛和蚕的习性相差太远。蚕吃桑叶,而蜘蛛必须吃昆虫,它们在饥饿的时候甚至互相残杀。人们不曾见到过合群的蜘蛛,它们孤独成性,人们难以成群饲养。再有,蜘蛛不像蚕那样专门吐丝结成一个茧,蜘蛛的丝是随时需要随时抽出来结网,不用时就贮存在丝囊里,人们无法从蜘蛛那儿得到整批整批可以利用的蛛丝。

因此,列奥慕尔关于蛛丝的工业开发价值的研究,得出的是悲观的结论:蛛丝没有进行工业开发的商业价值。

列奥慕尔也曾经尝试过利用树胶一样的物质让它从小孔中挤出成为细丝,可惜也没有能达到目的。