[飛禽走獸] 百科全書版 - 蜘蛛

幻想始作者

蜘蛛與昆蟲一樣，皆具有幾丁質外骨骼和分節的身體及附肢，故在分類上此二類動物同位於節肢動物門下，而該如何區分這兩類動物呢？


在外型上最簡單的區分有幾點：

(1) 蜘蛛有八隻腳而昆蟲僅具六隻腳。
(2 )蜘蛛的身體僅分成頭胸部(Cephalothorax)及腹部(Abdomen)兩個部分，但昆蟲的身體則分成頭、胸及腹三部分。
(3)蜘蛛不具觸角，但昆蟲有觸角。
(4)蜘蛛除附著於頭胸部的八隻腳外，尚有觸肢(Padipalpus；Palp)及螫肢各一對，昆蟲則無此構造。
(5)蜘蛛也沒有像昆蟲那樣大的複眼。
(6)蜘蛛的腹部後端有吐絲管可以吐絲，昆蟲並無此構造。(註：雖然有許多昆蟲在幼蟲的階段也會吐絲，卻沒有一種昆蟲能夠像蜘蛛一樣，將絲用在那麼多種用途上。)
事實上蜘蛛與昆蟲還有許多不同之處，於此暫不贅述。


至於蜘蛛在動物學上分類的階層，則簡示如下：

動物界(Animal Kingdom)
節肢動物門(Phylum Arthropoda)
螯肢亞門(Sub-phylum Chelicerata)
蛛形綱(Class Arachnida)
蜘蛛目(Order Araneae)

下分3亞目： 1.中突蛛亞目　2.原蛛亞目　3. 新蛛亞目
Sub-order     Mesothelae      Mygalomorphae     Araneomorphae

蛛形綱(Class Arachnida)為節肢動物門下數量僅次於昆虫綱的第二大綱，下有：
蜱滿目(Acarina)(如恙蟲)、蠍目(Scorpiones)、擬蠍目(Pseudoscorpiones)、避日目(Solifugae)、盲蛛目 (Opiliones)、蜘蛛目(Order  Araneida)、 …等10個目，約記有6萬種，而蜘蛛為蛛形綱中數量最多的一個目。

昆蟲綱是現存動物界中數量最多的一類，已記錄者超過80萬種，佔動物界物種數的3/4-4/5；而僅光其下鞘翅目數量，便超過昆蟲綱外所有動物界生物之總合。

而蜘蛛目的動物目前全世界記錄超過3萬種，至於台灣目前正式記錄者則約有39科122屬269種，倘若我們粗略的以其生活及捕食方式來區分，可將牠們大略分成兩類：
1.) 為會結網捕食的結網性蜘蛛(Snarer)
2.) 不會結具捕食功能的網，而是以四處遊走或就地偽裝來抓獵物的徘徊性蜘蛛(Hunter)


蜘蛛的英文「Spider」，源自於紡織機「Spinner」之古字。自古以來蜘蛛在各文化中代表的是妒忌、神秘、智慧、喜氣、迷藥甚至是補品。其實蜘蛛是一種四億年前便存在於地球的古老生物，他不是昆蟲，而是節肢動物，專以昆蟲或小動物為食，且具有毒牙。千萬別以為只要被任何一種蜘蛛咬一口，都有可能致命。事實上，除非有特殊的過敏體質，否則在四萬種不同的蜘蛛中，只有黑寡婦與棕色隱者兩種蜘蛛，會有致命的傷害力。

牠走路的方式先用一側的第一和第三隻腳，配合另一側的第二和第四隻腳向前移動，然後這組腳休息，換上另一組腳移動，就這樣走路。





蜘蛛是怎樣吃東西?
　
蜘蛛是肉食性動物，以其他動物為食，特別是昆蟲。蜘蛛的口器很小，不能吞或咬，要分泌酵素分解獵物，化成營養豐富的湯，在吸食。牠們大都使用蜘蛛網捕食昆蟲，不結網的就靠敏捷的動作躍捕獵物。蜘蛛長有一對螯肢，螯肢基部有尖齒和毒腺。如果有蝴蝶、蚱蜢、蟬等昆蟲黏在網上，蜘蛛就奔向前來，用螯肢抓住獵物，把毒液注入獵物體內，使獵物麻痺，再吐絲把獵物纏住。


蜘蛛是個紡織高手
　
蜘蛛天生就是技藝超群的編織者，它的絲線沒有人可以仿造：細細的絲線是由上百條細絲所組成，每一條絲線原本都是液體，當它噴射通過一個特殊的瓣膜和空氣接觸，再加上蜘蛛用兩隻後腿拉扯它，這種液體立刻變成固體且有彈性的絲線，它的彈性又是出奇的驚人，可以承受住相當於噴射機衝撞的力量！

它是由大部份的水和小部份的黏著劑、抗生素組成，繞地球一圈只有一顆柳丁的重 量，不可思議的是蜘蛛絲非常堅韌，彈性是尼龍的兩倍，如果按比例放大，蜘蛛絲可是比鋼鐵還要堅固。


蜘蛛產絲的過程

絲腺可以分泌出多種不同的絲線，絲線經過絲囊時，就被梳、拉、織、絞、紡成所需要的蛛絲。  

蛛絲有的有黏性，有的沒有黏性。蜘蛛所結的蛛網，通常就由這兩種絲線構成。牠先藉風力吐絲做成不規則或方形的輪廓，再出中心點向四周結輻射狀的線，然後出中心向外，結出一圓形骨架，這些線都是沒有黏性的。結網的同時，還消化掉原先的骨架。

築這樣一個圓陣網，通常要花上二、三小時。各種蜘蛛所結的網各不相同，除了圓陣網外，還有三角形網、漏斗網、平網等多種。

有一種歐洲水蜘蛛，在水裏結圓頂形的網，然後從水面上把氣泡帶到網裏，使裏頭有空氣。蜘蛛結網時，每隻腳各有不同的功用，如果那隻腳受傷害，結出來的網就會畸形。蛛網可以黏昆蟲，為甚麼蜘蛛不會被自己的網黏住呢？因為蛛網通常由兩種絲構成，蜘蛛會挑那不黏的行走，而且牠的腳底會分泌一種油質，使腳滑滑的，就是走在黏絲上，也不怕被黏住。



1.蜘蛛絲的疑問:

(1)對於蜘蛛絲，我們已知它是目前生物界中最具韌性之蛋白質纖維，一般是由數十至數百根微絲抱合而成絲，兼具輕量、柔軟、彈性、生物可分解、生體適合性和自我組裝修補等特性。蜘蛛絲的主要成分為蛋白質胺基酸，其中60﹪化學成分是丙胺酸（Alanine）、甘胺酸(Glycine)，其他則是由20餘種次要胺基酸組合而成的，也有某些蜘蛛絲化學成分多達300種以上，非常的複雜，目前無法以人工方式加以完全合成仿製。


(2)蜘蛛奇妙的乾式紡絲

蜘蛛吐絲的第一個特徵是蜘蛛體內所生成的胺基酸在絲囊內時呈液態狀，在吐出與空氣接觸呈纖維狀的同時，水分會快速散去，進而形成固狀結晶的非水溶性蜘蛛絲。說穿了也就是乾式紡絲。

目前我們謹知，絲囊內呈液態狀水溶性的胺基酸蛋白分子鏈(3萬分子量的小蛋白質)並未形成結晶，所以沒有固定的排列方式。只有在水溶性的蛋白質蛛絲溶液受到蜘蛛腹部的壓力，被擠壓通過腺體前狹窄的紡管時，蛋白分子鏈才會因為受高剪切力作用而順項排列成液晶態溶液。吐絲時液晶態溶液通過紡口，因水份的散去蛋白分子鏈會轉移成含有不溶性摺疊β-sheet結晶而成之蜘蛛絲。


(3)常溫常壓下紡絲

蜘蛛在吐絲時還有另外一項特點，就是它和蠶一樣能在常溫常壓下製絲。但不同的是，蜘蛛絲的玻璃轉移溫度(Tg)非常低，甚至能在零下40℃極為寒冷的環境下吐絲結網。蜘蛛能在室溫下輕易紡出不溶性解具韌性之纖維製程，為需高溫的化學紡絲製程所不及，令科學家稱羨。


(4)只需以水為溶劑

蜘蛛在不同溫度、溼度下所吐出的絲會有些許差異，但特殊的是只需以水為溶劑，蜘蛛便能順利吐絲。蜘蛛能先在體內腺體水中合成出十分濃縮的絲蛋白質水溶液，再利用他紡出纖維來。目前謹知水分對於胺基酸在聚合成絲後的強韌度影響很大。但現有之技術仍無法模仿出此蛋白質水溶液，只能使用強烈的化學溶劑，但如此一來會破壞了蛋白質的折疊方式。


(5)精密的紡絲過程控制

我們謹知，蜘蛛吐絲的過程控制是造就絲品質的重要關鍵。至於吐絲過程與機制，很遺憾的目前尚無法完全知曉，具關鍵性的拔絲技巧，現行科技技術也無法模仿。

一般蜘蛛吐絲是利用紡絲器(Spinneret)上之噴口(Spigot)排出，但視蜘蛛種類及需求不同，其紡絲器通常有3~4對，其內擁有5~8個紡嘴板。若再加上每個紡嘴板上有200~300個噴口，算來蜘蛛有著非常強的紡絲能力。若簡單地將蜘蛛吐絲過程，對照化纖廠裡抽絲設備，蜘蛛的「紡絲器」便類似於「紡嘴」，不同的是蜘蛛身上每個紡絲器各有其相對應的腺體功能，各有所司，分工精良。


(6)聰明的酸化處理

丹麥科學家對「十字園蜘蛛」的吐絲過程進行研究後發現，其實蜘蛛會利用酸來使自己的絲變得堅韌。因為其蜘蛛絲蛋白在流經導管(Duct)溝槽時，體內某種特殊細胞會自動抽取蜘蛛絲蛋白水分內的氫原子，在將其集中形成酸浴後，蜘蛛會利用滲透過程對吐出的絲進行酸化處理。以一程序讓蜘蛛絲蛋白接觸到酸時，會折疊起來相互形成橋樑結構，從而增強硬度。


(7)蜘蛛絲結構

科學家們在摸索蜘蛛絲的蛋白質成分的同時，對於蜘蛛絲結構也同樣的充滿疑惑。美國科學家Lynn Jelinski，曾經以D-NMR(氘－核磁共振儀)來分析蜘蛛絲，發現蜘蛛絲蛋白丙胺酸內，存在著胺基酸規則排列與不規則兩大區域。另外，蜘蛛吐出來的絲常常是粗細不定的。這意味著蜘蛛吐絲時，是缺乏品管概念還是它另有目的呢?

其實固體狀的蜘蛛絲內呈不規則糾結狀的甘胺酸蛋白分子鏈，是其具有彈性的原因。而另一種規則的2nm左右的丙胺酸結晶性蛋白分子鏈，以及50nm左右的非週期性規則排列分子鏈，則可能是其強度的來源。實驗證明吐絲越快，施力越強，其皺摺狀分子鏈形成的結晶構造也就越多，其強度也會增大。但實際上蜘蛛絲的機械性質並不遵守一般應力與應變之線性關係。


(8)蜘蛛絲蛋白結構

由於蜘蛛絲令人稱羨的強韌，讓不少科學家急於解開其材料結構之謎，然而事實卻沒想像中這麼單純。蜘蛛絲為三重β-摺疊立體結構，微纖分子間有極強之氫鍵引力。結晶區的絲蛋白分子結構存在型式則是以順纖維軸向或不順著纖維軸向排列著「反平行(摺疊鏈片晶型」(Plearedβ-sheet)。非晶區則是由甘氨酸為主的絲蛋白分子所構成。在驚訝其胺基酸存有排列與不規則兩大區域之餘，一般學說認為蜘蛛絲的韌性可能來自於其以氫做鍵結如拉鍊般的Plearedβ-sheet立體結構，但卻不太了解其生成原因細節。


(9)蜘蛛絲的特異功能

蜘蛛絲可說是目前已知最具韌性的一種纖維，根據研究顯示，蜘蛛縱絲的拉伸強度可達同直徑鋼絲的 5倍，如果一同接受拉力實驗，扯斷蜘蛛絲所需的能量可比扯斷鋼絲的能量足足大上百倍，且可以延伸約20~27%而不會斷裂，而鋼的延伸率只有1%。實驗證明，若蜜蜂以30公里的時速撞上蜘蛛絲，它會恢復原狀且不變形，韌性十足。更重要的是其重量只有人類頭髮的十分之一。


(10)足以攔截747噴射機的黏性

蜘蛛另一個令人驚訝之處是牠能吐出不同種類的絲。一般蜘蛛在結網時，會先構築放射狀骨架絲線，科學家稱其為縱絲。縱絲主要的功用是支撐蜘蛛網的結構，用以作為框架，強度非常的大但是不具有黏性。在骨架完成後，蜘蛛會接著以反時鐘的方式織造圓形螺旋蛛網，也就是橫絲。若仔細觀察，會發現橫絲上有似水滴狀的凸起珠狀物，稱之為黏珠，是蜘蛛獵捕食物的關鍵。

蜘蛛絲上密密麻麻佈滿的黏珠，是由4%為黏性物質以及80%的水所組成，其黏性能讓誤闖入之昆蟲難以脫身。至於蜘蛛橫絲到底有多黏呢？科學家的比喻是這樣的，若能有鉛筆般粗蜘蛛絲來結成網，即可攔截住一架飛行中的747噴射機。 當然，要有這般能耐，光有黏性是不夠的，尚須有韌性。


(11)能承受撞擊力的彈性

為何蜘蛛網可以承受撞擊力而不受損害呢?關鍵在於水分。一般蜘蛛網中約有750個珠絲交叉連接點，為保護、加強這些連接點，蜘蛛絲上80%的水分會形成薄膜，包住網中的連接點，使其中的絲糾結、穩固，並讓蜘蛛網在承受撞擊時不致於受損害。簡單的說，豐富的水分讓蜘蛛絲具有絕佳的柔軟度與彈性，再與黏性相輔相成，獵捕昆蟲萬無一失。另外值得一提的是蜘蛛絲不同於一般的彈性材料有固定楊氏係數(Young's Modulus)，反而是會隨著應力或應變的增加而增加。因此，蜘蛛絲斷裂應變很大，不易斷裂。


(12)動能轉化成熱能

為了防止獵物在蜘蛛網上掙扎時會扯破了蜘蛛網，蜘蛛絲能將昆蟲掙扎的動能轉化成熱的形式吸收、發散。至於能量吸收的程度，一般預估蜘蛛絲能將70﹪的動能轉化成熱能，高能量吸收的特性不得不令人驚嘆。


(13)無法解釋的遇水超收縮現象

蜘蛛絲遇溶劑或水會有超收縮的特性是另一個讓科學家急於解開的謎團，至於其收縮量則隨蜘蛛品種和溶劑性質而變。就拿Nephila clavipes蜘蛛來說，其曳引絲在遇水後直徑會由2μm膨脹為4μm，但長度會縮短一半。通常乾蜘蛛絲非常強韌，斷裂伸度約35﹪，然而在濕的狀態下，斷裂伸度高達300﹪。一般認為這是蜘蛛絲內部分子與水氣相互作用的結果，為何遇水會發生超收縮的現象，則仍有待研究，只是已有科學家認為可應用此特性於高敏感度的濕氣偵測器上。但奇怪的是，蜘蛛絲的韌性還是要依賴水的存在，烤乾的蜘蛛絲反而會變脆，所以蜘蛛絲仍需在含有水分的空氣或環境中使用。

雖然受水分限制，蜘蛛蛋白卻有著另一項特異功能是纖維的不透水，歐洲甚至有種水蜘蛛，能利用蜘蛛絲不透水的特性，在水中結網。此種蜘蛛絲甚至在結成類似於透明的潛水袋的蜘蛛網時，夠抓住氣泡、儲存空氣以供蜘蛛呼吸。


(14)蜘蛛絲的應用領域

蜘蛛絲會如此吸引科學家注意，是因為其同時具有韌性、纖細、生物可分解性、輕質、具彈性、能吸收能量和自修補能力等等的特異功能，讓它能廣泛的運用於特殊材料上。蜘蛛絲最早商品化的產品是天文望遠鏡內準線，其後廣泛運用於槍枝瞄準器上準線。至於防彈衣之運用，則因蜘蛛絲過於柔軟而必須與其他材料複合，無法單獨使用。倒是具韌性、質輕與透濕防水機能，對防彈衣的改良值得期待。

在新幾內亞的一個民族利用某種蜘蛛吐出的絲捕魚；在繃帶未使用前，早已有人發現包紮傷口時加一點蜘蛛絲，傷口會復原得較快；以前的人以蜘蛛絲作為槍械的描準線。


(15)應用天文望遠鏡內準線之蜘蛛絲與準線形狀

而目前最新之應用則為奈米尺寸導電線。日前，德國科學家利用紫外雷射脈衝均勻地縮減黑寡婦蜘蛛絲的直徑，順利將3～5μm直徑的蜘蛛絲縮減到100nm左右且強度不會降低，並將其纏繞在極細的導電金屬絲上製成強度極高的導線。並設計用電鍍方法直接把導電金屬鍍在蜘蛛絲上，從而可製成長度約1m的奈米導線。

纖維特性

{2}可能運用:

(1)透濕防水與柔軟度:

衣著紡織品、織物

高韌性、輕量

(2)耐化學藥品性:

複合材料、耐高衝擊力材料

航太複合材料

軍事應用、防彈背心、繩索、釣魚線

天文望遠鏡內準線

能量吸收轉換

(3)耐水性:

複合材料、耐高衝擊力材料

帆船、滑翔翼之風帆

(4)生體適合性(生物相容性):

抗菌

醫療用途:

縫合線、人工韌帶、人工皮膚等外科植入材料

奈米尺寸纖維

人工眼角膜材料

磁性和導電材料

(5)遇水超收縮:

高敏感度濕氣偵測器


蜘蛛的求偶行為
　
談完蜘蛛是如何織網後，蜘蛛當然會生育下一代啦，但雄蜘蛛是如何找到雌蜘蛛呢??大多數的雌蜘蛛幫助雄蜘蛛發現牠們結網位置的法寶是釋放「引導費洛蒙」至空氣中。通常，雌蜘蛛不建構永久性的網，而是拖著單條充滿「費洛蒙」的絲線去尋找獵物，當一隻徘徊尋覓配偶且同種類的雄蜘蛛，觸碰到那條充滿「費洛蒙」的絲線時，便能沿著絲線找到雌蜘蛛。
　
大家別看蜘蛛其貌不揚，一副兇神惡煞的模樣,，牠們也有求偶的行為喔！只是不同種類的蜘蛛採用的方式不同，有的精釆、有些則平淡無奇。有些種類的雄蜘蛛會上下跳躍著接近雌蜘蛛，以舞姿引誘雌蜘蛛接受牠們，一段時間之後，若雌蜘蛛未接受雄蜘蛛，雄蜘蛛會再靠近雌蜘蛛一些。
在達到交配目的前，雄蜘蛛會被拒絕許多次。有些雄蜘蛛則以「餌誘」，即以「美食」打動「美人」的芳心，雄蜘蛛將捕獲的食物放在雌蜘蛛出沒的附近，藉以引誘雌蜘蛛接近，當雌蜘蛛專心地享受美食時，雄蜘蛛便一躍而上趁機與之交配。
　
(一)有一種常見的織網蛛（Meta segmentata），雖然也用相似的求偶方式，手段卻較為殘忍，雄蜘蛛為了爭奪在雌蜘蛛網中的地位，往往打得你死我活；獲勝的雄蜘蛛，以戰死敗將的絲線包裹戰敗者，並等待一隻蒼蠅落入包裹的網中，再當作結婚禮物送給雌蜘蛛。
哄，是不是有一點可怕呢?（這類蜘蛛分佈於歐洲、溫暖的亞洲及加拿大）。
　
(二)狼蜘蛛及跳蜘蛛這一類有著大眼睛的狩獵好手，則是將牠們色彩斑斕的交配器向雌蜘蛛展示，以引起雌蜘蛛的注意。
　
(三)有一種長顎織網蛛(Tylorida ventralis)，交配的時間特別長，牠們可以從早到晚都在交配；此類的雌蜘蛛非常合作，且用情專一，不僅可以整天地、每天地，甚至長達一個星期都與同一隻雄蜘蛛交配。
當雌蜘蛛發現附近有獵食蜘蛛的兇猛蜘蛛存在時，便會偕同與之交配的雄蜘蛛一起遷移，雌蜘蛛打的如意算盤是：雄蜘蛛可分擔其被獵殺的機會。（這類蜘蛛從南亞向東到新幾內亞都有）。
　
(四)另一種蜘蛛(Leucauge nigrovittata)的雄性則選定剛孵化新生的雌蜘蛛為其配偶，並為其守護，如此不僅可以擄獲芳心，也可以確保牠的新娘是處女。

當新生的雌蜘蛛成長後，便以振動身體的方式，告訴雄蜘蛛可以交配了。交配過後，雄蜘蛛會立即離開，而雌蜘蛛則會邀請雄蜘蛛再回來與之交配。

雌雄蜘蛛交配過後，同樣的情形會再重覆許多次。若正當交配時，有另一隻雌蜘蛛闖入網中要求交配時，則交配會暫時中止，雄蜘蛛試著趕走闖入的雌蜘蛛，若闖入的雌蜘蛛不肯離去，雄蜘蛛只好勉強與之交 配，草草了事後，便再回到原先交配的雌蜘蛛身邊（這類蜘蛛分佈於爪哇、蘇門答臘及婆羅洲）。
　
然而對於某些少數種類的蜘蛛而言，交配則是一件危險的事，與雌蜘蛛交配，就像是在舉行一場蘊藏殺機的婚禮，其中最有名的就是黑寡婦蜘蛛了。

這種蜘蛛的雌性常常在交配後，立即把雄性吃掉，雄蜘蛛幾乎難逃一死。

(五)雄性山貓蜘蛛(Oxyopes schenkeli)向雌性求愛的方式，雖十分浪漫，卻是十分危險，雄蜘蛛先以前肢撫摸雌蜘蛛的背部，雌蜘蛛會若無其事地從牠的拖網上走下來，雄蜘蛛爬近雌蜘蛛身邊，圍繞著雌蜘蛛，將絲線來來回回地纏繞在雌蜘蛛身上，弄成像毛線球一般的絲網，此即為雄蜘蛛為雌蜘蛛編織的婚紗。

當婚紗編織完成後，雄蜘蛛便試著與雌蜘蛛交配；在交配季節的尾聲，這樣的求愛結果，往往以悲劇收場，雌蜘蛛常在雄蜘蛛停止編織後，一反合作的態度，以其強而有力的體型優勢，攫住雄蜘蛛將其吞噬（這類蜘蛛分佈於中非，主要在剛果及烏干達）。
　
蜘蛛在求偶時也會利用絲哦！由於雌蜘蛛的體型比雄蜘蛛大，每當生殖季來臨時，雄蜘蛛就開始傷腦筋，為什麼呢 ？那是因為雌蜘蛛在交配後便會吃掉雄蜘蛛，於是有些聰明的雄蜘蛛就利用絲陣將雌蜘蛛捆起來 。在雌蜘蛛還來不及掙開以前，雄蜘蛛就可以趁 此順利完成交配，然後從容的溜走。可見蜘蛛還挺有智慧的呢！

所以勒，無論蜘蛛的交配模式如何奇異，都是經過千錘百煉慢慢演化而成，也通過天擇的考驗，所以，不論交配後雌雄蜘蛛是和平共存或是雄蜘蛛身亡，我們看似不可思議，但對於蜘蛛而言，都是極為成功的交配方式!!!!


蜘蛛卵

雌蜘蛛產卵的 數目不定，有的每次產一個卵，有的可產下約三千個卵。在產卵前，母蜘蛛先紡出一片薄絲，卵產在絲上，然後再紡絲把卵包裹起來成為卵囊。

小蜘蛛孵化，還是留在卵囊裏，直到脫過一次皮，才跑出卵囊。  

有些種類小蜘蛛從卵囊出來後，先把看守卵囊而疲弱不堪的母蜘蛛吃掉，才分散四處。這時母蜘蛛通常毫不抵抗的把自己的身體給孩子們吃。有種狼蜘蛛，會把小蜘蛛背在背上，約一星期後，小蜘蛛才離開母親觸立生存。在臺灣稻田、菜園裏經常可看到狼蜘蛛。蜘蛛的成長是不經變態的，小蜘蛛長得和母蜘蛛一樣，祇要經過幾次脫皮就成熟了。




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