Spinnen zijn knappe ingenieurs, zelfs als het web net gebouwd is

Techniek Met een geavanceerde methode is de totstandkoming van het complexe web van een kogelspin in kaart gebracht.

3D-geprint model van een kogelspinweb, gebaseerd op scans.
3D-geprint model van een kogelspinweb, gebaseerd op scans. Foto Isabelle J. Su et al.

Spinnenwebben zijn knap ingenieurswerk. Spinrag is elastisch en naar verhouding sterker dan staal. De webstructuren die spinnen maken zijn vele malen groter dan zijzelf en toch licht en veerkrachtig. Ze blijven heel als ze uitgerekt worden.

Nu blijkt dat spinnenwebben veel van deze eigenschappen al hebben als ze pas net in de steigers staan. Zelfs de eerste spinrag-fundering kan flink uitgerekt worden en er kunnen al prooien mee gevangen worden. Dat concluderen onderzoekers van de Amerikaanse technische universiteit MIT die met een geavanceerde methode de bouw van een complex web van een kogelspin (Tidarren sisyphoides) stap voor stap hebben gevolgd.

In hun publicatie, die maandag verscheen in PNAS, beschrijven de onderzoekers hoe ze een kogelspin een web lieten bouwen in een frame boven een bak water, „om ontsnapping te voorkomen”. „Omdat spinnen vaak in huizen leven, vinden ze de omgeving van een laboratorium niet erg”, mailt Markus Buehler, hoogleraar aan MIT. „Je hebt wel geduld nodig, omdat de spin niet altijd een web bouwt wanneer wij dat willen.”

Rommelige wirwar

Het web van de kogelspin is een complexe, driedimensionale structuur die chaotisch aandoet en nog het meest lijkt op een rommelige wirwar van draden. „Het is een verzameling van vellen en kluwens en plekjes waar de spin zich kan terugtrekken”, vertelt Buehler. De onderzoekers hopen inspiratie op te doen voor ontwikkelingen in (materiaal)techniek of kunst. Het dak van het Olympiastadion in München is bijvoorbeeld geïnspireerd op spinnenwebben.

Een wielvormig web is meestal in een uur gemaakt. Maar de kogelspin deed ongeveer zeven dagen over zijn kluwenweb. Tijdens de bouw werd het web vastgelegd met een camera die hogeresolutiebeelden maakte terwijl het spinnenweb plakje voor plakje verlicht werd door een bewegende laser. Deze beelden werden omgezet in een digitaal 3D-model.

Zo zagen de onderzoekers dat de spin de basis van het web in de eerste twee dagen maakte. De overige vijf dagen gebruikte de spin om de structuur te versterken, zonder dat de oorspronkelijke vorm veel veranderde.

Robuust en veerkrachtig

Met het computermodel bekeken de onderzoekers de mechanische eigenschappen van het web. Ze simuleerden bijvoorbeeld wat er zou gebeuren als het web uitgerekt werd of als er een prooi in landt. Het web bleek sterker te worden door de extra draden die de spin na de tweede dag toevoegt. Maar ook tijdens de eerste twee dagen was het web al robuust en veerkrachtig. Dankzij de complexe structuur blijft het web in tact als er een of enkele draden breken. De spin kan deze kleine defecten gemakkelijk repareren terwijl het web nog steeds functioneert.

Dat het complexe kogelspinweb al in de eerste fase zo goed functioneert, verbaast spinnenwebbenexpert Samuel Zschokke, van de universiteit van Basel, niet. „Dit was al bekend voor de eenvoudiger wielvormige webben.” Wel is Zschokke onder de indruk van de „geavanceerde methoden” van de onderzoekers.