Die meisten Spinnennetze sind komplexer als eine 2D-Struktur. (Palash Jain/Unsplash) Spinnen verlassen sich in erheblichem Maße auf Berührungen, um die Welt um sie herum wahrzunehmen. Ihre Körper und Beine sind mit winzigen Härchen und Schlitzen bedeckt, die verschiedene Arten von Vibrationen unterscheiden können.
Wenn eine Beute in ein Netz stolpert, erzeugt sie ein ganz anderes Vibrationsgeräusch als zum Beispiel eine andere Spinne, die umwirbt oder eine Brise weht. Jeder Strang eines Netzes erzeugt einen anderen Ton.
Vor einigen Jahren übersetzten Wissenschaftler die dreidimensionale Struktur eines Spinnennetzes in Musik und schufen gemeinsam mit dem Künstler Tomás Saraceno ein interaktives Musikinstrument mit dem Titel Leinwand der Spinne . Jetzt hat das Team diese frühere Arbeit verfeinert und darauf aufgebaut und eine interaktive Virtual-Reality-Komponente hinzugefügt, um Menschen den Zugang zum Internet und die Interaktion mit ihm zu ermöglichen.
Diese Forschung, sagt das Team, wird ihnen nicht nur helfen, die dreidimensionale Architektur eines Spinnennetzes besser zu verstehen, sondern könnte uns sogar dabei helfen, die Schwingungssprache der Spinnen zu lernen.
„Die Spinne lebt in einer Umgebung aus vibrierenden Saiten“ sagte Ingenieur Markus Bühler des MIT. „Sie sehen nicht sehr gut, deshalb nehmen sie ihre Welt durch Vibrationen wahr, die unterschiedliche Frequenzen haben.“
Wenn Sie an ein Spinnennetz denken, denken Sie höchstwahrscheinlich an das Netz eines Kugelwebers: flach, rund, mit radialen Speichen, um die die Spinne ein spiralförmiges Netz baut. Die meisten Spinnennetze sind jedoch nicht dieser Art, sondern dreidimensional aufgebaut – beispielsweise Blattnetze, Knäuelnetze und Trichternetze.
Um die Struktur dieser Art von Netzen zu erforschen, beherbergte das Team eine tropische Zeltnetzspinne ( Cyrtophora citricola ) in einem rechteckigen Gehäuse und wartete darauf, dass es den Raum mit einem dreidimensionalen Netz füllte. Dann verwendeten sie einen Blattlaser, um zweidimensionale Querschnitte der Bahn zu beleuchten und hochauflösende Bilder zu erstellen.
Aus diesen 2D-Querschnitten setzte ein speziell entwickelter Algorithmus dann die 3D-Architektur des Webs zusammen. Um daraus Musik zu machen, wurden verschiedenen Strängen unterschiedliche Klangfrequenzen zugeordnet. Die so erzeugten Noten wurden in Mustern gespielt, die auf der Struktur des Netzes basierten.
Sie scannten auch ein Netz, während es gesponnen wurde, und übersetzten jeden Schritt des Prozesses in Musik. Das bedeutet, dass sich die Noten ändern, wenn sich die Struktur des Netzes ändert, und der Zuhörer den Prozess des Aufbaus des Netzes hören kann; Durch die Aufzeichnung des Schritt-für-Schritt-Prozesses können wir auch besser verstehen, wie Spinnen ohne Stützstrukturen ein 3D-Netz aufbauen – eine Fähigkeit, die beispielsweise für den 3D-Druck genutzt werden könnte.
Leinwand der Spinne ermöglichte es dem Publikum, die Spinnenmusik zu hören, aber die virtuelle Realität, in der Benutzer selbst Teilstränge des Netzes betreten und abspielen können, füge eine völlig neue Erfahrungsebene hinzu, sagten die Forscher.
„Die Virtual-Reality-Umgebung ist wirklich faszinierend, weil Ihre Ohren strukturelle Merkmale wahrnehmen, die Sie vielleicht sehen, aber nicht sofort erkennen“, Bühler erklärt .
„Indem man es gleichzeitig hört und sieht, kann man beginnen, die Umgebung, in der die Spinne lebt, wirklich zu verstehen.“
Diese VR-Umgebung mit realistischer Webphysik ermöglicht es Forschern auch zu verstehen, was passiert, wenn sie mit Teilen des Webs experimentieren. Dehnen Sie eine Strähne und ihr Ton ändert sich. Brechen Sie einen und sehen Sie, wie sich das auf die anderen Stränge um ihn herum auswirkt. Auch dies kann uns helfen, die Architektur eines Spinnennetzes zu verstehen und herauszufinden, warum es so aufgebaut ist.
Und was vielleicht am faszinierendsten ist: Die Arbeit ermöglichte es dem Team, einen Algorithmus zu entwickeln, der die Arten von Vibrationen eines Spinnennetzes identifiziert und sie in „gefangene Beute“, „Netz im Aufbau“ oder „eine andere Spinne ist mit verliebter Absicht angekommen“ übersetzt '. Dies sei, so das Team, die Grundlage für die Entwicklung einer Spinne, die das Sprechen lerne – zumindest einer tropischen Zeltnetzspinne.
„Jetzt versuchen wir, synthetische Signale zu erzeugen, um im Grunde die Sprache der Spinne zu sprechen“, sagte Bühler .
„Wenn wir sie bestimmten Rhythmus- oder Vibrationsmustern aussetzen, können wir dann beeinflussen, was sie tun, und können wir beginnen, mit ihnen zu kommunizieren?“ Das sind wirklich spannende Ideen.“
Das Team stellte seine Arbeit vor Frühjahrstagung der American Chemical Society . Ihre bisherige Forschung wurde 2018 im veröffentlicht Zeitschrift der Royal Society Interface .