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Faits Fascinants sur les Toiles d’Araignée
Les araignées sont des créatures incroyables. Ces arachnides venimeux se trouvent partout dans le monde et varient en taille, allant de l’araignée de mousse samoane de 0,011 pouce au massif Goliath bird-eater d’un pied de large, qui se nourrit non seulement d’oiseaux, mais aussi de grenouilles, de rongeurs et de nombreux insectes.
La caractéristique la plus communément reconnaissable des araignées est probablement leurs toiles en soie. Alors que la plupart des gens peuvent avoir une image générique de toiles d’araignée en tête – structures circulaires délicates tissées en motifs géométriques complexes, attendant simplement de piéger les cheveux du promeneur inattentif de chien – elles peuvent prendre de nombreuses formes. Leur but peut également s’étendre bien au-delà de la capture des insectes volants, et le matériau même dont elles sont tissées – la soie – joue de nombreux rôles essentiels pour la survie des araignées.
Les [toiles d’araignée](lien vers un site web pour plus d’informations) et la soie dont elles sont constituées sont des merveilles biologiques, des objets d’étude que les scientifiques continuent d’analyser de près. Si vous n’avez pas encore le frisson, voici quelques faits fascinants sur les toiles d’araignée à découvrir.
Les nanofibrilles confèrent une résistance incroyable
Les toiles d’araignée sont d’une solidité incroyable par rapport à leur taille. L’Université de Bristol rapporte qu’un câble en soie d’araignée serait cinq fois plus résistant qu’un câble en acier de même taille. Leur résistance se rapproche de celle du Kevlar, et des scientifiques ont même suggéré qu’une corde en soie d’araignée de la taille d’un stylo pourrait lassoer et stopper un avion de ligne jumbo en vol.
Ces caractéristiques physiques expliquent l’engouement des scientifiques et ingénieurs pour les usages potentiels de la soie d’araignée. Une récente analyse de la soie de l’araignée recluse a révélé pourquoi elle est si robuste. Les résultats, publiés dans ACS Macro Letters, indiquent que la soie est constituée de milliers de fibres microscopiquement fines et entrelacées, appelées nanofibrilles, mesurant à l’échelle nanométrique. Une autre étude publiée dans Acta Biomaterialia explique que l’arrangement de ces nanofibrilles confère à la soie d’araignée son élasticité naturelle.
Si les scientifiques parviennent à reproduire ce matériau incroyable, il est possible que les ponts suspendus soient un jour soutenus par des fibres au diamètre équivalent à celui d’un brin de laine.
Les divers types de soie d’araignée
ervin herman/Shutterstock
Les araignées mènent une vie complexe, entre la chasse aux proies, la construction de toiles, les chutes depuis les hauteurs pour vous surprendre, et la reproduction. Pour mener à bien ces diverses activités arachnéennes, la soie est essentielle. Les araignées produisent leur soie à travers leurs filières, et de manière étonnante, toutes les toiles d’araignées ne se valent pas. Les filières peuvent produire sept types de soie, chacun étant utilisé à des fins différentes (selon l’Université de Bristol).
Un type spécifique de soie est utilisé pour envelopper les proies, un autre sert à former des cocons, et un troisième composé de soie différent crée des fils longs et non collants — utilisés principalement pour construire les toiles. Certaines araignées peuvent même produire une soie agissant comme du ciment. Pour générer chaque type de fil de soie, les araignées sont capables de contrôler les combinaisons de protéines utilisées, sécrétées par diverses glandes.
Aucune espèce d’araignée découverte à ce jour n’est capable de produire chaque type de soie parmi les sept connus, bien que toutes les araignées produisent les robustes fils de traînée. Le type de soie qu’une araignée peut filer dépend de son espèce et aussi de son sexe. Par exemple, seules les araignées femelles produisent la soie utilisée pour fabriquer des cocons.
Lassos de toile
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Une idée populaire sur les toiles d’araignée est qu’elles sont purement passives. C’est-à-dire, une araignée tisse sa toile et attend simplement que le déjeuner vienne s’y emprisonner. Cependant, la vérité est que certaines araignées utilisent activement leur soie pour attraper leur nourriture, un peu à la manière dont Spider-Man tire des toiles pour ligoter les super-vilains.
Selon ScienceNews, la plupart des araignées évitent de manger des fourmis, qui peuvent infliger une puissante morsure et être également venimeuses. Les araignées qui attaquent les fourmis les prennent généralement par surprise par derrière ou les laissent se prendre au piège dans une toile — tout cela est de la gnognotte comparé à l’utilisation créative de ses pouvoirs de soie par l’étonnante araignée tueuse de fourmis australienne.
Une étude publiée par PNAS a rapporté que l’araignée tueuse de fourmis australienne a trouvé un moyen acrobatique de s’occuper et de se nourrir des fourmis. D’une position tête en bas sur le tronc d’un arbre, l’araignée attend qu’une fourmi malchanceuse passe à proximité. Puis, lorsque l’une d’elles est à portée, elle se lance en vol au-dessus de la fourmi et lui lance une toile. L’araignée atterrit alors et bondit autour de la fourmi capturée, en la bouclant dans un lasso collant pour l’immobiliser, avant de planter ses crocs dans son repas. Toute la chasse est terminée en une fraction de seconde, et apparemment, la technique est tellement réussie que cette espèce se nourrit presque exclusivement de fourmis.
Les toiles ont commencé comme des fils de déclenchement.
La toile d’araignée que la plupart des gens connaissent peut être observée dans tout jardin, et sa fonction est bien connue. Tendues entre des supports tels que des branches d’arbres, elles restent en suspens en attendant les insectes volants. Cependant, les araignées utilisent la soie depuis environ 300 millions d’années, et les toiles que nous reconnaissons aujourd’hui ne sont pas la première utilisation de la soie.
Les experts des araignées, comme William Eberhard dans « Toiles d’Araignées : Comportement, Fonction et Évolution », expliquent que les araignées ont initialement produit de la soie pour créer leurs sacs d’œufs et garnir leurs terriers. Les araignées primordiales ne se trouvaient pas dans des toiles, mais attendaient dans leurs terriers qu’une proie passe à proximité. Avec le temps, la soie s’étendant depuis le terrier est devenue une sorte de capteur qui alertait l’araignée de la présence de proies. On pense que les toiles d’araignées plus grandes et plus élaborées découlaient de cela, offrant à l’araignée une plus grande portée pour capturer des proies et détecter les ennemis environnants.
Certaines araignées utilisent encore ce système de fils de déclenchement, comme les araignées entonnoir très venimeuses que l’on trouve en Australie. Ces araignées vivent dans des tanières, sous des rochers ou dans des fissures. Pour attraper leur proie, elles disposent de la soie en un motif irrégulier de fils de déclenchement. Lorsqu’une proie trébuche dessus, l’araignée surgit, l’injecte de venin, puis la ramène dans sa tanière.
Décorations peuvent attirer plus de proies … et de prédateurs
Les toiles d’araignée sont objectivement belles, mais certaines araignées vont plus loin en les décorant, en utilisant une variante de leur matériau de construction préféré. Les araignées orbiculaires tissent une sorte de soie appelée stabilimentum, qui peut être utilisée pour construire des structures plutôt bien aménagées.
La fonction exacte des stabilimenta décoratifs est débattue, avec des propositions allant des avantages structurels aux avantages physiologiques. Une recherche intrigante, publiée par les [Comptes rendus de la Royal Society](https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1559872/), suggère que le stabilimentum hautement visible attire les proies. Ces structures réfléchissent exceptionnellement bien la lumière ultraviolette, et il a été démontré expérimentalement que les insectes sont attirés par elles à un rythme plus élevé que les toiles non décorées.
Cependant, cette signalétique pour insectes a un coût. Une autre étude (via les [Comptes rendus de la Royal Society](https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1088777/)) soutient que les motifs réfléchissants signalent aux prédateurs arachnides que le repas est servi. En fait, certains prédateurs peuvent même apprendre la couleur spécifique des structures pour les rechercher délibérément.
Voler avec des ballons de toile
L’une des capacités les plus remarquables des araignées est leur capacité à utiliser leur soie pour voler. En utilisant de longs brins de soie, les araignées sont propulsées dans l’atmosphère dans une technique appelée le ballon. En réalité, certaines araignées peuvent atteindre des altitudes de 2,5 miles, directement dans le jet stream. Le ballonnement permet à certaines espèces d’araignées de parcourir des distances incroyables. Par exemple, un article de Science News mentionne que les ancêtres d’une espèce d’araignées à trappe ont probablement voyagé de l’Afrique à une île au large de l’Australie en se laissant porter par la soie d’araignée. Les araignées utilisent le ballonnement pour étendre leur domaine et s’installer dans de nouveaux territoires.
Bien que le ballonnement soit fascinant en soi, une étude récente publiée dans Current Biology montre que certaines espèces d’araignées peuvent utiliser cette technique avec le champ électrique terrestre. Dans des expériences, les chercheurs ont découvert que certaines espèces d’araignées utilisaient le ballon en étant placées dans une chambre sans flux d’air mais avec une charge électrique, utilisant le champ électrique comme moyen de décollage. Bien que ces araignées semblent avoir des capacités surnaturelles, tout cela relève de la biologie. Les araignées détectent le champ électrique par des poils appelés trichobothria, de manière similaire aux cheveux humains dressés par l’électricité statique, mais bien plus sensibles.
Habitats sous-marins
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Des régions du nord de l’Europe jusqu’en Sibérie, l’araignée d’eau, ou araignée plongeuse, est la seule espèce d’araignée à vivre entièrement dans l’eau (selon Animal Diversity Web). Elle doit cette existence aquatique à sa soie.
Pour s’établir, l’araignée tisse des toiles entre les plantes sous l’eau. Ensuite, elle remonte à la surface, exposant son abdomen à l’air, où les poils de l’araignée captent de petites bulles d’air. L’araignée retourne ensuite à sa toile sous-marine, où elle place les bulles d’air. Cela crée une grotte sous-marine maintenue en place par un plafond tissé. Ensuite, petit à petit, l’araignée étend la structure pour en faire une tanière plus spacieuse.
Les araignées plongeuses utilisent ces nids comme bases et postes de chasse. Des fils de soie du nid s’étendent dans l’eau, où, s’ils entrent en contact avec une proie, signalent à l’araignée de bondir. Le nid est également l’endroit où les araignées peuvent muer, s’accoupler ou simplement savourer un repas tranquille. Surtout, la tanière sert de réserve d’air respirable. Les araignées peuvent détecter si les niveaux d’oxygène deviennent trop bas. Dans ce cas, l’araignée remonte nager pour chercher plus d’air. Pendant l’hiver, elle nage plus profondément et construit des nids plus solides dans des objets tels que des coquilles d’escargots.
Survie dans des environnements extrêmes
Les araignées sont capables de construire des abris qui, bien que non palatiaux, les protègent des éléments. Par exemple, de nombreuses araignées utilisent leur soie pour créer une doublure pour leurs abris. Les araignées à toile en entonnoir en Australie, par exemple, habitent généralement les fissures et les crevasses près des fondations des bâtiments et les recouvrent de toiles.
Dans d’autres endroits, la soie devient encore plus cruciale pour la survie, comme c’est le cas de l’araignée sauteuse de l’Himalaya. Ces petites créatures sont les candidats les plus probables pour gagner le concours de l’animal terrestre vivant à la plus haute altitude, avec des spécimens trouvés à des altitudes allant jusqu’à 22 000 pieds, sur le Mont Everest.
De telles altitudes engendrent des conditions extrêmement rudes et froides. Pour survivre, ces araignées utilisent leurs toiles pour créer des abris de fortune en tissant des chambres ou des cellules de soie parmi les éboulements rocheux. La nourriture se fait rare, mais cette espèce parvient à survivre en se nourrissant des insectes qui montent sur la montagne pour se nourrir des végétaux emportés par les vents de montagne. Toute l’écologie, une biomasse éolienne, dépend uniquement des particules alimentaires transportées par le vent – et au sommet de la chaîne alimentaire, grâce à ses nids alpins douillets, se trouve l’araignée sauteuse.
Elles sont accordées comme des instruments
Les toiles d’araignée semblent être des structures délicates et diaphanes. Pour maintenir la structure d’une toile, les araignées emploient une forme d’entretien plus proche de celle d’un accordeur de piano. Une recherche publiée dans le journal Advanced Materials montre qu’en tant que partie intégrante du processus d’entretien, les araignées pincent leur toile dans ce qui ne peut être décrit autrement que comme un accordage, où les fils d’une toile d’araignée sont traités comme les cordes d’un instrument. Les fils sont de différentes longueurs et épaisseurs et émettent des résonances différentes lorsqu’ils sont pincés, permettant ainsi à l’araignée, en tant que créatrice et maîtresse de ces cordes, de ressentir ce qui se passe dans son domicile à travers les vibrations acoustiques.
Lorsqu’une araignée pince sa toile, le son est renvoyé vers elle, l’informant ainsi des dommages causés à la toile, de la présence d’une proie, ou peut-être d’un partenaire potentiel. En fait, NPR, qui a commenté la recherche, a noté que les informations renvoyées à l’araignée sont si détaillées qu’elles lui permettent de savoir précisément où se trouve la proie dans la toile, ou où des dommages se sont produits.
Elles peuvent être confectionnées sur mesure à partir de liquide en un instant
Lorsqu’une araignée se met au travail pour tisser sa toile, elle extrude de la soie à partir des filières situées à l’arrière de son corps. Ce processus fascinant implique un exploit impressionnant de biochimie, où la soie d’araignée stockée subit un changement de phase instantané.
La substance qui deviendra de la soie d’araignée (appelée « dope ») est maintenue sous forme liquide avant d’être utilisée. Une recherche publiée dans Science Advances explique comment la dope traverse des canaux dans le corps de l’araignée jusqu’à la filière. Ce faisant, le liquide chargé de protéines, composé de structures individuelles appelées spidroïnes, s’assemble spontanément. Il se plie et s’entrelace pour former instantanément de la soie d’araignée.
Plus remarquable encore, l’araignée peut choisir le type de toile à tisser à volonté, allant des lignes de traînées ultra-solides à un sac d’œufs. Le déclencheur pour déterminer le type de soie se produit lorsque la dope est exposée à de l’acide en sortant par la filière. Pendant ce temps, la substance s’allonge et se lie à travers d’innombrables conduits qui se rétrécissent continuellement. Ce processus, forgé au fil de millions d’années d’évolution, est extraordinairement complexe, et la méthode par laquelle les araignées tissent leurs toiles varie d’une espèce à l’autre.
Cités toile
Certaines espèces d’araignées mènent une vie hautement sociale et peuvent se regrouper en colonies immenses. À l’aide de leurs toiles, elles créent ce qui peut être qualifié de « spidéropoles ». Le magazine Popular Science rapporte que la forêt tropicale sud-américaine abrite certaines des plus grandes colonies d’araignées sociales, telles que l’espèce Anelosimus eximius. Une grande colonie de ces araignées peut mesurer près de 16,5 pieds de hauteur et plus de 13 pieds de largeur. Cependant, les auteurs de l’ouvrage « Lessons From Amazonia » indiquent que la taille typique est d’environ plusieurs mètres cubes, ce qui équivaut tout de même à plus de cent pieds cubes.
Les colonies sont composées d’une toile en nappe, habituellement tissée en hauteur autour des plantes, des arbres ou d’autres supports. Ces types de toiles massives et désorganisées ne dépendent pas de la collant pour capturer leur proie. Au contraire, les brins individuels de soie sont si fins qu’ils peuvent accrocher les poils sur le corps des insectes. La vie en communauté dans ces toiles massives présente des avantages : les araignées partagent les tâches de garde des œufs, travaillent ensemble pour réparer les toiles, capturer des proies plus grandes et partager la nourriture.
Les toiles d’araignée sont utilisées dans l’accouplement
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Il existe de nombreuses espèces d’araignées où, lors de l’accouplement, le mâle est mangé par la femelle. Les veuves noires, par exemple, ont gagné leur nom grâce à ce comportement. Bien que de nombreux mâles d’araignées semblent préférer mourir en se reproduisant, certains préfèreraient raisonnablement ne pas être cannibalisés. Ainsi, ils utilisent leurs compétences fiables dans la fabrication de toiles d’araignée pour survivre à leur rendez-vous amoureux.
Par exemple, les mâles d’espèces telles que l’Ancylometes bogotensis et la Nephila pilipes sont souvent beaucoup plus petits que les femelles beaucoup plus agressives. Les mâles utilisent leur soie pour attacher les femelles pendant la cour. La soie peut servir de légère couverture de soie imbibée de phéromones, ou d’une liaison plus substantielle pour les pattes. Dans tous les cas, cette activité semble uniquement destinée à calmer la femelle, ce qui facilite le processus de reproduction. Ainsi, la fonction apaisante des toiles semble plus importante que la restriction physique réelle, car après tout, les araignées femelles peuvent facilement se libérer des liens de soie une fois l’accouplement terminé.
Collectionneurs d’eau
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L’une des caractéristiques les plus surprenantes d’une toile d’araignée est sa capacité à retenir les gouttes d’eau. Si vous voyez un matin de la rosée accrochée lourdement à une toile d’araignée, c’est parce qu’elle a été conçue pour le faire. Zheng Yongmei, dans « Surfaces de Mouillabilité Bio-inspirées », explique que la structure des nanofibrilles, qui composent la soie d’araignée, possède des nœuds et des joints en fuseau très efficaces pour collecter l’eau.
Inspirés, les scientifiques et ingénieurs ont créé des toiles d’araignée artificielles dans le but de lutter contre les pénuries d’eau. Ils ont découvert qu’en prenant une fibre synthétique et en y ajoutant des bosses en spirale, similaires à celles de la soie d’araignée, l’eau se collecte naturellement par condensation. En fait, la quantité d’eau accumulée est stupéfiante, car l’une de ces bosses peut retenir jusqu’à 2 000 fois son volume d’eau. Et si cette technologie peut être développée à plus grande échelle, elle pourrait contribuer à soulager les approvisionnements en eau instables à travers le monde.