Лариниоидес сколопетариусшироко известные как мостовые пауки, — это ткачи сфер, которые прислушиваются к окружающей среде через свою паутину.
Люди не очень хорошие слушатели. Во всяком случае, по сравнению с некоторыми пауками.
У пауков-кругопрядов нет ушей, но в 2022 году исследователи обнаружили, что паукообразные используют свою паутину в качестве внешних барабанных перепонок. Согласно исследованию, проведенному Роном Майлзом, инженером-механиком из Бингемтонского университета, паучий шелк действует как сверхчувствительное подслушивающее устройство, способное обнаруживать шумы на расстоянии до десяти футов.
На собраниях Акустического общества Америки на прошлой неделе Майлз сказал, что знание пауков дает людям большую возможность произвести революцию в нашей собственной звуковой технике.
Человеческое восприятие слуха определяется давлением воздуха в наших ушах. В ответ на изменения давления наши барабанные перепонки вибрируют на разных частотах, которые посылают электрические сигналы в наш мозг, который различает и регистрирует звуки. Микрофоны были созданы для имитации человеческих барабанных перепонок, вибрирующих аналогичным образом в ответ на изменения давления.
Но чтобы сделать микрофоны более мощными и чувствительными, они должны быть больше — реальность, несовместимая с общим стремлением к меньшим и более мобильным технологиям.
«Люди, будучи высокомерными животными, сделали микрофон по образцу своих собственных ушей, но это не обязательно лучший способ сделать это», — говорит Майлз. Научный американец's Элизабет Энн Браун. «Если вы хотите сделать что-то маленькое, вам следует подумать о том, как это делают маленькие животные».
Паутина меньше подвержена влиянию изменений давления воздуха. Вместо этого они вибрируют в потоке воздуха, создаваемом звуковой волной, позволяя паукообразным «слышать», ощущая это движение, и даже определять направление шума.
Некоторые пауки, такие как этот ткач-сфера, используют свою паутину как внешние барабанные перепонки, чтобы лучше «слышать» мир.
Используя паутину мостовых пауков в кампусе Бингемтонского университета, Майлз и Цзянь Чжоу, который также является инженером-механиком в университете, провели тесты на их чувствительность. Они измерили движение паутины с помощью лазерного виброметра и обнаружили, что паучья паутина регистрирует звуки в диапазоне от 1 герца до 50 килогерц — гораздо более широкий диапазон, чем диапазон от 20 герц до 20 килогерц, который могут слышать люди.
Применяя такую акустическую систему к микрофону, «вы можете сделать его немного меньше, не заплатив при этом за это цену», — говорит Майлз. Газета «Нью-Йорк Таймс' Джордан Пирсон.
Новое исследование показывает, что пауки используют паутину, чтобы расширить свой слух
Майлз разработал и протестировал микрофон, основанный на акустике паутины, который он построил вместе с Чжоу и Цзюньпэн Лаем, постдокторантом университета. Вместо использования настоящего паучьего шелка инструмент использует кремний для обнаружения изменений в потоке воздуха. Патент на устройство, который еще находится на ранней стадии разработки, уже коммерциализирован канадской компанией Soundskrit, которая работает с Майлзом.
«Поскольку паучья паутина, конечно же, создается пауками, непрактично включать ее в миллиарды микрофонов, которые производятся каждый год», — говорит Майлз в заявлении Акустического общества Америки. «Однако это учит нас многому о том, какие механические свойства желательны для микрофона, и может вдохновить на совершенно новые разработки».
Исследование представляет собой отправную точку для различных достижений в области звуковых технологий. Майлз и другие работают над разработкой новых инструментов, которые смогут регистрировать чрезвычайно тихие звуки, издаваемые человеческим ухом, что может помочь обнаружить и лечить проблемы со слухом у младенцев, сообщает Газета «Нью-Йорк Таймс. А акустические системы, вдохновленные паучьим шелком, могут позволить исследователям улавливать другие звуки, находящиеся за пределами диапазона человеческого уха, например, низкочастотные шумы, которые предшествуют образованию торнадо, которые ученые могут использовать для прогнозирования и отслеживания штормов.
Химический состав и прочность паучьего шелка уже способствовали развитию бронежилетов и показали многообещающую способность стимулировать регенерацию нервов при имплантации животным.
«Мы настолько привыкли к этому чуду в повседневной жизни, что не подвергаем его сомнению», — говорит Фриц Воллрат, биолог-эволюционист из Оксфордского университета в Англии, который не участвовал в новом исследовании. Научный американец. «Когда вы начнете его изучать, вы начнете понимать, насколько на самом деле удивительно сложна сеть».
