Мы знаем, что паутина обладает удивительными свойствами благодаря своему легкому весу, невероятной эластичности и статусу одного из самых прочных природных материалов. Ученые сделали еще одно выдающееся открытие в области применения чудо-материала.
Оказалось, что пауки, плетущие сети, используют свою паутину в качестве массива для расширения слухового диапазона – а значит и мы можем создать аналогичные устройства с невероятной аудиочувствительностью.
Тонкость и чувствительность паутины такова, что одна ее нить может выявить движение вибрирующих частиц воздуха в звуковой волне. Этот принцип отличается от того, как человеческое тело улавливает звуки, а в исследовании 2017 года ученые из Бингемтонского университета уже использовали столь тонкие движения для создания импровизированного высокочувствительного микрофона.
«Паук на самом деле является естественной демонстрацией того, что паутина — это отличный способ восприятия звука с использованием сил вязкости в воздухе на тонких волокнах», — пояснил инженер-механик Рон Майлз. «Если это работает в природе, возможно, нам следует присмотреться к этому поближе».
Изучая паутину
Майлз и его коллеги из Бингемтонского университета продолжают изучать способы обнаружения звука с помощью паутины в надежде разработать более сложные микрофоны для использования во всем, от слуховых аппаратов до мобильных телефонов. Их последние эксперименты включали сбор пауков-кругопрядов со всего кампуса, которых заставляли их плести паутину внутри подвижных прямоугольных рамок.
Затем ученые использовали лазерный виброметр для измерения движения паутины в ответ на звуки в 1000 разных местах, создав более широкую картину того, как паутина движется под воздействием крошечных вибрирующих частиц воздуха. После исследователи попытались изучить поведение паука в паутине, чтобы определить, реагирует ли он на разные звуки, и если да, то как именно.
Команда придумала любопытный эксперимент, расположив небольшой динамик примерно в 2 мм от плоскости паутины и в 5 см от ее центра, где сидел паук. Это означало, что звук шел к пауку как по воздуху, где он быстро затухал, так и по паутине, куда он попадал с более плавным затуханием, достигая паука на уровне около 68 децибел.
Было обнаружено, что четыре из 12 пауков реагируют на звуки, распространяющиеся через паутину, так что охотники действительно слышат через свою ловчую сеть.
В некоторых экспериментах пауки также совершали странные приседания и растягивали сеть, что, по мнению ученых, может быть способом настройки их паутины для улавливания звуков на разных частотах. Поскольку в естественной среде они реагируют на вибрацию паутины, когда в нее попадает добыча, ученые подозревают, что эти методы могут быть расширением системы предупреждения для обнаружения не только потенциальной добычи, но и хищников.
