Aranha grande andando de cabeça para baixo

No mundo real, as adaptações que permitem que as aranhas andem de cabeça para baixo seriam insuficientes para suportar o peso de uma aranha gigante.

As aranhas andam de cabeça para baixo usando pêlos pequenos e pegajosos em suas pernas.

Em Caso você esteja sonhando em algum dia escalar paredes, Wolff acrescentou que é improvável que tenhamos algum Homem-Aranha na vida real tão cedo: Mesmo se vestirmos uma roupa de cabelos pegajosos, as pessoas são simplesmente pesadas demais para funcionar.
– National Geographic

Já que um humano adulto de tamanho normal pesa quase o mesmo (idealmente e mais ou menos entre 100-200 lbs) como suas aranhas gigantes (132-154 lbs), parece que as aranhas gigantes também não podiam andar de cabeça para baixo.

Alguém que é bom em matemática pode ser capaz de interpretar o seguinte parágrafo do estudo citado acima e determinar quanto peso pode nascer com o adesivo de perna de aranha:

Para todas as oito pernas em contato, uma força média de 97 mN foi medida, que é três vezes maior do que o peso corporal médio da aranha. Com a diminuição do número de pernas intactas, a força de fixação diminuiu mais rapidamente do que seria previsto devido apenas à perda da área disponível da almofada adesiva (Fig. 1). Se a superfície adesiva do primeiro par de pernas fosse desativada, a força média era reduzida para 74% de seu valor original (77% do previsto). Curiosamente, quando o quarto par de pernas não se fixou ao substrato, a força média foi reduzida para 27% (71% do previsto). Para dois pares de pernas com superfícies adesivas desativadas, as forças de fixação foram reduzidas a 27% de seu valor original para as pernas dianteiras desativadas (53% do previsto) e 9% para as pernas traseiras desativadas (47% do previsto). Com apenas o primeiro par de patas permanecendo intacto, as forças iniciais caíram para 2% (23% do previsto) e para o último par de patas permanecendo intacto, caíram para 6% (28% do previsto) da força de fixação obtida com animais não tratados.

A boa notícia é que estamos tendo mais sorte ao estudar as propriedades adesivas dos pés de lagartixa.

Leitura adicional:

http://jeb.biologists.org/content/217/2/158

http://www.researchgate.net/publication/264459486_Adhesive_foot_padsan_adaptation_to_climbing_An_ecological_survey_in_hunting_spiders

http://www.researchgate.net/publication/235368901_Radial_arrangement_of_Janus-like_setae_permits_friction_control_in_spiders

http://www.researchgate.net/publication/51872362_Surface_roughness_effects_on_attachment_ability_of_the_spider_Philodromus_dispar_%28Araneae_Philodromidae%29

http://www.researchgate.net/publication/51147062_The_influence_of_humidity_on_the_attachment_ability_of_the_spider_Philodromus_dispar_%28Araneae_Philodromidae%29

Você já tentou puxar uma trepadeira (ou seja, uma planta) de uma parede e percebeu que ela às vezes arranca muita tinta e gesso? Ou até pôsteres colados com blu-tack e você descasca a tinta em o mesmo tempo? Eu suspeito que mesmo que você consiga algo que possa aderir às superfícies e manter o peso desejado, muitas superfícies por si mesmas não podem suportar o peso devido à forma como são compostas / construídas.

De acordo com isto artigo do blog de Cornell, as aranhas andam levantando dois pares alternados de pernas (ou seja, 4 pernas) e deixando os outros 2 pares no chão. Portanto, uma aranha gigante ambulante está sustentando sua massa de 60-70 kg por meio de 4 pontos de superfície de cada vez. Você precisará descobrir o tamanho de cada “pé”, mas para que o material em questão suporte sua aranha gigante, essa área de superfície precisa suportar pelo menos 15-17,5 kg sem desfolha. os materiais suportariam isso alegremente, mas alguns não.

Sua aranha teria que ser muito exigente com relação a onde anda e muito cuidadosa com seu andar para ter certeza de não levantar nenhuma das âncoras pernas cedo.

Há boas razões para não vermos artrópodes que vivem em terras maiores do que 15-20 centímetros de envergadura (para insetos e aranhas) ou até cerca de 50% acima disso (para caranguejos excepcionais, como caranguejos de coco que escalam árvores).

Esse motivo é a lei do cubo quadrado.

Se você dobrar o tamanho (dimensão linear – altura, envergadura, etc.) de um artrópode, você quadruplica sua força, mas você octuplica seu peso – e com os músculos presos dentro do exoesqueleto, eles só podem ficar fortes. Pior, o exoesqueleto é uma maneira ineficiente de obter força óssea; você ganha mais peso para uma determinada quantidade de área de seção transversal adicionada (= > força) do que ganharia para um esqueleto interno como os de vertebrados.

Ainda pior, o aparelho de respiração ganha efeito no quadrado (a área exposta ao ar), enquanto a necessidade de oxigênio vai para o cubo (volume / massa de carne a fornecer).

Pela física, é meu entendimento g que um artrópode habitando em grande parte na terra simplesmente não pode ser maior do que o tamanho de um caranguejo coco, caranguejo azul ou, no máximo, um caranguejo de esterco (que, no entanto, vive nas profundezas do oceano). Os caranguejos-ferradura ficam um pouco maiores, mas não saem da água com frequência e têm muito mais pernas (e não são realmente caranguejos).

Então, longe de ser capaz de andar de cabeça para baixo em um teto adequadamente forte (teto de caverna?), sua aranha de mais de 60 kg não seria capaz de andar ereta no chão – ela pode nem mesmo ser capaz de respirar para se manter viva.

Agora , mova tudo debaixo dágua, onde a água deslocada suporta a maior parte do peso do animal (e, surpreendentemente, a respiração pode realmente ser mais fácil em relação ao tamanho – água fria pode transportar muitos gases dissolvidos), e as coisas ficam muito mais prováveis …

Comentários

• Ao falar sobre a lei do cubo quadrado, " dobrando o tamanho " é sempre considerado como o dobro das dimensões lineares. Além disso, falar sobre área 4x e volume 8x torna isso óbvio.
• @DKNguyen Editado.