Ученые преобразовали колебания паутины в звуки, различимые человеческим ухом. Необычная методика позволяет лучше понять, как пауки строят ловчие сети и собирают с их помощью информацию об окружающем мире. Кроме того, ее можно использовать для создания музыкальных композиций.

О своем исследовании авторы рассказали на конференции Американского химического общества, которая в этом году проходит в онлайн-формате.

Ловчая сеть паука — один из наиболее совершенных охотничьих инструментов в дикой природе. Ее высокая эффективность отчасти связана с тем, что она представляет собой продолжение органов чувств хозяина. Сидящий в центре сети паук анализирует вибрации паутинных сетей и своевременно узнает, что в них запуталась добыча. Кроме того, колебания паутины оповещают пауков об опасности и помогают им общаться с сородичами.

Команда исследователей под руководством инженера и специалиста по материаловедению Маркуса Бюлера (Markus J. Buehler) из Массачусетского технологического института разработала необычную методику, которая позволяет лучше понять, как паук собирает информацию с помощью паутины.

На первом этапе ученые провели лазерное сканирование ловчей сети паука-кругопряда Cyrtophora citricola. Представители этого вида строят трехмерные сети, которые не очень похожи на плоские сети привычных нам пауков. На основе полученных изображений Бюлер и его коллеги построили компьютерную модель, демонстрирующую, как именно тысячи паутинных нитей соединяются между собой.

С помощью симуляции исследователи получили возможность в реальном времени отслеживать реакцию ловчей сети различные формы физического воздействия. В первую очередь их интересовали колебания отдельных нитей. По словам Бюлера, паучья сеть напомнила его команде музыкальный инструмент со множеством струн. Это навело ученых на мысль перевести колебания паутины в звуки, различимые человеческим ухом.

Исследователи (и помогавший им современный художник из Аргентины Томас Сарацено (Tomás Saraceno)) рассчитали частоту вибраций паутинных нитей на основе их длины, толщины, эластичности и структуры белков, из которых они состоят. Затем они присвоили частотам, на которых колеблются нити, определенные звуковые частоты. Также ученые установили ряд дополнительных правил, определяющих соответствия между колебаниями отдельных нитей и звуками, в которые они преобразуются. Например, чем ближе к наблюдателю находится нить, тем громче она звучит.

В результате ученые получили своеобразный синтезатор, на котором можно играть, дотрагиваясь до виртуальной ловчей сети. Они записали несколько видео, демонстрирующих, как звучат разные участки сети C. citricola в ответ на прикосновения, растяжение или разрыв. Кроме того, они сонифицировали разные этапы ее строительства.

Бюлер и его коллеги надеются, что их методика поможет больше узнать о том, как паукам удается строить сложные конструкции из паутины. Кроме того, она может использоваться в творческих целях, например, для создания необычных музыкальных композиций.