Pająki nie mają skrzydeł, a jednak latają. Jak to możliwe? Pytanie nie jest nowe. Zadawał je sobie nawet Karol Darwin podczas słynnej podróży na statku „Beagle”.

Już na początku XIX wieku istniały dwie konkurencyjne hipotezy wyjaśniające niezwykłe możliwości paralotniarskie pająków. Jedni uczeni wskazywali, że owady wykorzystują ciągi powietrzne tworzone przez wiejące wiatry. Inni optowali za siłami elektrostatycznymi atmosfery.

Twórca teorii ewolucji obserwował pewnego spokojnego, słonecznego dnia tysiące pająków unoszących się wokół „Beagle”. Zastanawiał się, w jaki sposób wykorzystują one prądy cieplne, jednak nie doszedł do żadnego wniosku. Problem trafił do szuflady aż na dwieście lat.

Dopiero w ostatnim dziesięcioleciu pierwsze zespoły naukowców zaczęły przeprowadzać eksperymenty, których celem było wyjaśnienie cudownych możliwości aeronautycznych pająków. Jeden z nich został właśnie opisany na łamach czasopisma naukowego „Physical Review E”.

Atmosfera Ziemi jest naładowana elektrycznie

Postawą teorii o wykorzystywaniu przez pająki pól elektrycznych jest pewien fakt, z którego rzadko zdajemy sobie na co dzień sprawę. Otóż powietrze przewodzi prąd. W pobliżu Ziemi przewodnictwo elektryczne atmosfery jest – na szczęście – bardzo niewielkie. Jednak już ok. 50 km nad Ziemią powietrze staje się dobrym przewodnikiem elektryczności.

Atmosfera naładowana jest dodatnio, Ziemia ujemnie. Podobny rozkład ładunków występuje w chmurach (ładunki dodatnie gromadzą się wyżej, ujemne niżej). Pole elektryczne atmosfery podtrzymują burze, w czasie których pojawiają się doskonale wszystkim znane silne wyładowania elektryczne, czyli pioruny. Tym samym wokół Ziemi zachodzą nieustannie liczne zjawiska elektryczne, możliwe do wykorzystania przez zamieszkujące ją stworzenia.

Czy pająki latają na elektryczności?

W 2018 r. naukowcy z Uniwersytetu w Bristolu jako pierwsi przeprowadzili eksperyment, który miał pokazać, jaki jest związek babiego lata z elektrycznością. Wykorzystali w nim pająki z rodzaju Erigone.

Pająki zostały zamknięte w pustym pojemniku, w którym znajdowało się nieruchome i obojętne elektrycznie powietrze. Następnie badacze włączali sztuczne pole elektryczne. Okazało się, że pająki faktycznie zaczynały wówczas szybować – tak samo, jak podnoszą się nasze włosy, gdy potrzemy je, np. zdejmując sweter.

Nie wiemy jeszcze, czy pole elektryczne jest konieczne, by babie lato się unosiło – mówiła wtedy Erica Morley, jedna z badaczek. – Wiemy jednak, że jest wystarczające.
 
Morley podkreślała przy tym, że pająki były znajdowane do 4 km nad powierzchnią Ziemi. I że mogą pokonywać w powietrzu nawet setki kilometrów.

Z „Hobbita” do badań naukowych

Ale jak pająki latają? Odpowiedzi na to pytanie poszukało dwóch naukowców – Charbel Habchi z Notre Dame University-Louaize w Lebanon oraz Mohammad K. Jawed z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. Ich praca została właśnie opublikowana w „Physical Review E”.

Habchi i Jawed wykorzystali istniejące wyniki badań eksperymentalnych do opracowania komputerowej symulacji lotu pająków. Interesowały ich jak najdrobniejsze szczegóły, pokazujące ruch pojedynczych pajęczych nici w polu elektrycznym.

By osiągnąć jak największą dokładność symulacji, wykorzystali algorytm znany grafikom komputerowym animującym włosy albo futro. – Był on używany m.in. w „Hobbicie” i w filmach z serii „Planeta małp” – mówi Habchi.

Jak latać w polu elektrycznym?

Naukowcy symulowali lot pająka z dwiema, czterema lub ośmioma niciami. Najpierw, gdy stawonóg znajdował się jeszcze na ziemi, nici unosiły się pionowo w górę. W miarę lotu powoli rozkładały się, tworząc coś na kształt odwróconego stożka. Co istotne, symulacja wykazała, że nici, które same są naładowane elektrycznie, nie plączą się w czasie szybowania.

Zdaniem badaczy, ich symulacja dowodzi, że samo pole elektryczne wystarczy, by niewielkie pająki mogły latać. Osiągają przy tym prędkość ok. 8,5 cm/s (0,3 km/godz.).

Do czego mogą przydać się takie badania – poza odkrywaniem tajemnic przyrody? Na przykład do projektowania niewielkich dronów, które mogłyby się przemieszczać na ogromne odległości wyłącznie dzięki połączonej sile wiatru i elektryczności.


Źródła: physics.org, Physical Review E, Current Biology.