Netze passen sich der akustischen Partikelgeschwindigkeit an, um Geräusche über große Entfernungen zu erkennen

Das beste Mikrofon der Welt könnte eine unerwartete Quelle haben: Spinnenseide. Spinnen weben Netze, um ihre Insektenfresser einzufangen, aber die klebrigen Fäden helfen den Spinnen auch beim Hören.

Im Gegensatz zu menschlichen Trommelfellen und herkömmlichen Mikrofonen, die Schalldruckwellen erfassen, reagiert Spinnenseide auf Geschwindigkeitsänderungen von Luftpartikeln, wenn diese von einem Schallfeld bewegt werden. Diese Methode zur Schallgeschwindigkeitserkennung ist im Vergleich zur Druckmessung noch weitgehend unerforscht, birgt jedoch großes Potenzial für die hochempfindliche Schallerkennung über große Entfernungen.

Forscher der Binghamton University untersuchten, wie Spinnen über Netze auf ihre Umgebung hören. Sie fanden heraus, dass die Netze für einen weiten Bereich von Schallfrequenzen der Schallpartikelgeschwindigkeit entsprechen. Ronald Miles stellte ihre Arbeit am 16. Mai auf einem gemeinsamen Treffen der vor Acoustical Society of America und die Canadian Acoustical Associationvom 13. bis 17. Mai im Shaw Centre in der Innenstadt von Ottawa, Ontario, Kanada.

„Die meisten Insekten, die Geräusche hören können, verwenden feine Haare oder ihre Antennen, die nicht auf Schalldruck reagieren“, sagte Miles, Professor für Maschinenbau.

„Stattdessen reagieren diese dünnen Strukturen auf die Bewegung der Luft in einem Schallfeld. Ich habe mich gefragt, wie man ein technisches Gerät herstellen kann, das auch auf schallgetriebene Luftströme reagieren kann. Wir haben verschiedene künstliche Fasern ausprobiert, die sehr dünn waren.“ Aber sie waren auch sehr zerbrechlich und schwer zu bearbeiten. Dann ging Dr. Jian Zhou durch das Naturschutzgebiet unseres Campus und sah, wie ein Spinnennetz im Wind wehte.

Vor dem Bau eines solchen Geräts musste das Team nachweisen, dass Spinnennetze tatsächlich auf schallgesteuerte Luftströme reagieren. Um diese Hypothese zu testen, öffneten sie einfach ihre Laborfenster, um die Larinioides sclopetarius oder Brückenspinnen zu beobachten, die auf den Fensterbänken ihr Zuhause finden. Sie spielten den Spinnen Töne im Bereich von 1 Hz bis 50 kHz vor und maßen die Bewegung der Spinnenseide mit einem Laservibrometer.

Sie fanden heraus, dass die schallinduzierte Geschwindigkeit der Seide mit der der Partikel in der sie umgebenden Luft übereinstimmte, was den Mechanismus bestätigte, den diese Spinnen verwenden, um ihre Beute zu erkennen.

„Da Spinnenseide natürlich von Spinnen hergestellt wird, ist es nicht praktikabel, sie in die Milliarden von Mikrofonen zu integrieren, die jedes Jahr hergestellt werden“, sagte Miles. „Es lehrt uns jedoch viel darüber, welche mechanischen Eigenschaften bei einem Mikrofon wünschenswert sind, und kann uns zu völlig neuen Designs inspirieren.“