Spinne Seide Stränge zusammenarbeiten, Web intakt zu halten

Ein Spinnennetz erhält seine Stärke von Seide Stränge zusammen arbeiten und ihre Fähigkeit, Strecken, wenn betont, schlägt neue Forschung.

Sich in die wilde Welt Bahnen mit verschiedenen Arten von Stress umgehen müssen: Winden, die das ganze Web auf einmal wehen, und Elemente wie fallende Baum Schutt oder Fehler, die nur ein paar Strähnen aus Seide stress können zu kämpfen. Forscher vom Massachusetts Institute of Technology und Nicola Pugno von der Polytechnischen Universität Turin in Italien, wollte herausfinden, wie Spinnweben ganze unter diese verschiedenen Spannungen bleiben.

Wenn die Spinnen ihre Netze vornehmen, verwenden sie zwei Arten von Seide. Nicht klebende Abseilfaden-Seide wird verwendet, um machen die Speichen, die strahlenförmig von der Mitte, während die klebrige und dehnbare sämige Seide ein kreisförmig nach außen verwirbelt und verwendet wird, um die Spinne Beute zu fangen. Die beiden seidenen Typen haben unterschiedliche Strukturen, Ziele und Eigenschaften unter Stress.

"Mehrere Forschergruppen haben untersucht, die komplexe, hierarchische Struktur von Spinnenseide und seine erstaunliche Stärke, Erweiterbarkeit und Zähigkeit," studieren Forscher Markus Buehler sagte. "Aber während wir das eigentümliche Verhalten der Achslinie verstehen Seide aus"Nanobereich bis"– zunächst steif, dann weich, dann wieder Versteifung — wir haben wenig Einblick, wie die molekulare Struktur der Seide eindeutig die Leistung eines Web verbessert."

Betonend, Stege

Die Forscher natürlichen Stege im Labor und im Feld getestet und verwendet diese Daten, zusammen mit Informationen aus anderen Studien der Spinne Seide Eigenschaften, um ein kompliziertes Modell von einem Spinnennetz zu machen.

Sie fanden, dass die Spinnenseide einzigartige molekulare Struktur mit dem zunehmenden Stress der gezogen wird, entfaltet sich eine Dehnung Wirkung, die gut für den Fang von Beute. Es hat vier Phasen: eine erste, lineare zerren; eine langwierige dehnen als die Spinnen, die Seidenproteine zu entfalten; eine Versteifung-Phase, die die größte Menge an Kraft absorbiert; und dann eine endgültige, Stick-Slip-Phase bevor die Seide der Wendepunkt erreicht.

"Wir skaliert das molekulare Verhalten der Seidenfäden in der makroskopischen Welt" studieren Forscher Anna Tarakanova sagte. "Dadurch konnten wir verschiedene Lastfälle im Web zu untersuchen, aber noch wichtiger ist, es hat uns auch erlaubt zu verfolgen und zu visualisieren, wie das Web unter extremen Lastbedingungen gebrochen."

Wenn im Web leicht gestresst ist, wie mit einem leichten Wind, die Seide nur den Punkt erreicht, wo es erweicht und verlängert. Aber wenn das Web stark beansprucht ist, vor allem, wenn die Spannung auf einen Bereich lokalisiert ist die Forscher fanden heraus, dass ein paar Strähnen brechen könnte, aber dieses Opfer den Rest des Webs intakt.

Aufbau einer stärkeren Webs

"Engineered Strukturen sind gewöhnlich entworfen, um große Lasten mit begrenzten Schaden zu widerstehen – aber extreme Belastungen [wie Hurrikan Winde] sind schwieriger zu verantworten," Studie Forscher Steven Cranford, sagte. "Die Spinne hat eindeutig dieses Problem gelöst indem Opfer Mitglied unter hoher Last nicht erlauben."

Es ist ein wichtiges Merkmal, denn wenn im Web in die geringste Pause zu entwirren wurden, die Spinne die Energie, um es wieder aufzubauen, zu halten.

Spinnennetz Forscher Todd Blackledge, von der University of Akron in Ohio, studiert Umgang Stege mit Stress, auch wenn er nicht an dieser Studie beteiligt war. "Mein Labor konzentriert sich auf einen"Top-Down"-Ansatz, mit High-Speed-Video und Materialeigenschaft Prüfung von Seide aus echten Stege um zu beurteilen, wie die Energie von Radnetze unter"harten"versus"leicht"Auswirkungen absorbiert wird," sagte Blackledge LiveScience in einer e-Mail. "Wir sind zu mehreren ähnlichen Schlüssen gekommen."

Die Erkenntnisse aus beiden Pfaden der Forschung könnte die Verwendung von Spinnenseide für Wiederaufbau Bänder und andere medizinische und Nano-Engineering-Anwendungen.

Die Studie wird in der 2. Februar-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

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