OBEN: Die Ogerspinne Deinopis spinosa hat nicht nur die größten Augen aller Spinnen, sondern ist auch eine der wenigen, von denen bekannt ist, dass sie aus der Ferne hören können.
JAY STAFSTROM, CORNELL UNIVERSITY
Wenn Sie die ogergesichtige Spinne Deinopis spinosa tagsüber finden könnten, würden Sie nicht viel Bewegung sehen. Es sieht aus wie ein totes Blatt auf einem Ast, bewegt sich überhaupt nicht, versteckt sich vor Raubtieren und wartet schweigend auf den Tag. Aber in der Nacht verwandelt es sich in einen der agilsten Spinnentier-Jäger.
Sie hält ein Netz zwischen ihren vier Vorderbeinen gespannt und springt auf den Boden, um Insektenbeute zu fangen, wobei sie ihre überempfindlichen Nachtsichtaugen nutzt – die größten aller Spinnen mit einem Durchmesser von fast 5 mm. Mit einem anderen Manöver schlägt es mit seinem Netz zwischen seinen Vorderbeinen zu, um Moskitos, Motten und Fliegen zu schnappen, die in einer schnellen, athletischen Rückbeuge darüber hinwegziehen. Doch wie es diese Beutetiere erkennt, war lange Zeit ein Rätsel.
Eine neue Studie, die heute (29. Oktober) in Current Biology veröffentlicht wurde, zeigt, dass D. spinosa Geräusche aus zwei Metern Entfernung hören kann, wodurch es Beute fangen kann, ohne sich auf das Sehen zu verlassen. Die Ergebnisse platzieren die ogergesichtige Spinne in den Reihen bestimmter springender Spinnen, Spinnennetzspinnen, und Angelspinnen, Von denen zuvor gezeigt wurde, dass sie „hören“ können.“ Die Ergebnisse der Studie tragen zu Beweisen bei, die dazu beitragen, einen alten, aber anhaltenden Mythos zu entlarven, dass Spinnen, die keine Ohren haben, mechanische Schwingungen nur durch ihre Netze und nicht durch Luftschall erkennen können. Die neuen Daten zu D. spinosa bestätigen frühere Hinweise, dass Spinnen durch dasselbe Organ hören können, mit dem sie mechanische Vibrationen erkennen.
„Es gab im Laufe der Jahre mehrere Hinweise und tatsächliche Dokumentationen der akustischen Empfindlichkeit bei Spinnen, aber diese ist interessant“, bemerkt der Neuroethologe Andrew Mason von der University of Toronto Scarborough, der als Postdoc in einem der Labors des Koautors gearbeitet hat, aber nicht an der aktuellen Studie beteiligt war. „Das wirklich neue Stück davon liefert den Beweis, dass das Bein der Spinne als akustischer Wandler fungieren kann und das durch das Sinnesorgan vermittelt werden kann, das normalerweise mit Substratvibrationen verbunden ist.“
Der sensorische Ökologe Jay Stafstrom, ein Postdoc im Labor des Neuroethologen und Bioakustikers Ronald Hoy an der Cornell University, hatte in früheren Experimenten gelernt, dass D. spinosa das Sehen für seine vorwärts schlagenden Netzwurfmanöver verwendet, aber nicht für seine rückbiegenden Drehungen. Individuen, deren Augen vorübergehend geblendet waren, konnten keine Insekten vom Boden fangen, aber sie konnten immer noch Beute aus der Luft fangen, was darauf hindeutet, dass „sie wahrscheinlich ein anderes sensorisches System verwenden“ für das Rückwärtsmanöver, sagt Stafstrom.
Stafstrom, Hoy und Kollegen untersuchten, ob die ogergesichtigen Spinnentiere in der Lage waren, akustische Signale aufzunehmen, die durch das Flattern von Insektenbeute erzeugt wurden. Unter Verwendung von Techniken, die vom Laborneuroethologen Gil Menda entwickelt wurden, führte das Team winzige Wolframelektroden in das Gehirn lebender Spinnen in Regionen ein, die für die Verarbeitung sensorischer Informationen wichtig sind, und separat in abgelöste Beine, um die neuronale Aktivität peripherer Nerven zu erkennen. Zur Überraschung des Teams reagierten Neuronen sowohl im Gehirn als auch in den Beinen auf eine Vielzahl von Tonfrequenzen — von 100 bis 10.000 Hz —, die von einem 2 Meter entfernten Lautsprecher ausgesendet wurden. Dieser Bereich geht weit über die typischen Flügelschlagfrequenzen ihrer Beute hinaus – die ungefähr zwischen 150 und 750 Hz liegen würden – in den Kilohertzbereich, der beispielsweise die Rufe von Sperlingsvögeln einschließen würde, die beobachtet wurden, wie sie um Palmenpflanzen herum suchten, auf denen ogergesichtige Spinnen leben.
Die Forscher fragten sich, ob das Mittelfußorgan — ein Instrument am untersten Beingelenk, das mechanische Schwingungen durch Bewegungen im Exoskelett der Spinne wahrnimmt – eine Rolle bei der Erkennung von Geräuschen spielen könnte. Tatsächlich zeigten weitere Experimente, bei denen die Forscher die Bewegung ihrer Beine experimentell einschränkten, dass das Organ eine Rolle bei der Erkennung einer Teilmenge der von ihnen erfassten Frequenzen spielt.
Das deutet darauf hin, dass das Mittelfußorgan von Oger-Spinnen zumindest für einige Frequenzen Luftgeräusche aufnehmen kann, die sich in Druckwellen durch die Luft ausbreiten, die die Spitzen ihrer Beine ablenken, erklärt Stafstrom. „Selbst eine so kleine Menge an Informationen, wie Luftpartikel, die tatsächlich von diesem Bein ablenken, reicht aus, damit die Spinnen funktionell hören können“, sagt Stafstrom.
Das Team vermutet, dass empfindliche Beinhaare, die als Trichobothrien bekannt sind — die Hoys Team zuvor gezeigt hat, dass springende Sider aus der Ferne hören können – eine Rolle bei der Erkennung niedrigerer Frequenzen spielen.
Die Wissenschaftler führten Verhaltensexperimente durch, um zu testen, ob die Spinnen auf Geräusche reagieren würden. Und tatsächlich führten 13 von 25 Spinnen Rückdrehungen durch, wenn sie Frequenzen zwischen 150 und 750 Hz hörten, als wäre ein Insekt an ihnen vorbeigeflogen. Stafstrom flog auch nach Florida, um Spinnen in freier Wildbahn zu finden, und wiederholte die Experimente mit einem Bluetooth—Lautsprecher – mit ähnlichen Ergebnissen, sagt er.
Seltsamerweise reagierten die Spinnen nicht verhaltensmäßig auf Töne mit höherer Frequenz, obwohl die vorherigen Experimente zeigten, dass ihre zentralen und peripheren Neuronen auf Töne bis zu fünf Oktaven über einem mittleren A reagieren.
Für Natasha Mhatre, eine sensorische Biologin an der Western University in Kanada, die nicht an der Studie beteiligt war, lösen die Ergebnisse ein langjähriges Rätsel. Einige frühere Forschungen an anderen Spinnenarten, bei denen Forscher die neuronalen Reaktionen auf experimentelle Vibrationen des Beins aufzeichneten, deuteten darauf hin, dass sie tatsächlich empfindlicher auf Frequenzen über 1.000 Hz reagieren als auf Frequenzen darunter. Diese Beobachtung war rätselhaft, da die meisten Vibrationen, denen Spinnen in ihrem Netz begegnen, unter 1.000 Hz liegen würden, sagt Mhatre. „Für die längste Zeit wussten wir nicht wirklich, warum Spinnen auf der Erde empfindlicher auf Dinge reagieren, die über 1.000 Hertz liegen, und nicht auf die Dinge, an denen sie tatsächlich interessiert sind“, sagt sie.
Die Ergebnisse des Teams deuten darauf hin, dass ogergesichtige Spinnen möglicherweise empfindlich auf diese höheren Frequenzen reagieren, weil sie Geräusche aus der Luft hören, möglicherweise um Vögeln auszuweichen. „Was diese Studie zeigt, ist, dass ja, einige Geräusche ausreichen . . . um eine Gelenkbiegung zu erzeugen, die groß genug ist, um tatsächlich eine nervöse Reaktion zu erzeugen und damit die Spinne sie hören kann „, fügt Mhatre hinzu.
Sowohl Mason als auch Mhatre sagen, dass sie neugierig auf die genauen Mechanismen sind, die beteiligt sind, wie zum Beispiel, welches Bein in der Jagdhaltung den Klang „hört“ und ob und wie die Spinnennetze eine zusätzliche Rolle beim Hören spielen könnten, indem sie die Empfindlichkeit der Spinne für bestimmte Geräusche verändern.
Für Mason werfen die Ergebnisse auch eine philosophische Frage auf, wie Spinnen die Welt wahrnehmen. Wissenschaftler neigen dazu, Luftschall und Substratschwingung als zwei verschiedene Einheiten zu betrachten. Aber sind es für die Spinne zwei verschiedene Kategorien von Reizen oder sind sie Teil eines kontinuierlichen Bereichs sensorischer Informationen? „Es kann sein, dass es nur Vibration ist, und die Grenze zwischen der Luft und dem Web ist einfach keine echte Grenze.“
Für eine Spinne mit einem so einzigartigen Jekyll-and-Hyde-Lebensstil, der noch am Tag und akrobatisch in der Nacht ist, sagt Stafstrom, ist er nicht überrascht, dass sie ein fortschrittliches sensorisches Toolkit haben. „Ihr Verhalten erfordert eine wirklich beeindruckende sensorische Ausrüstung, um als Tier überleben und erfolgreich sein zu können. Herauszufinden, wie es ihnen geht, ist eine Frage, die ich in den kommenden Jahren zu beantworten versuchen werde.“
J.A. Stafstrom et al., „Ogergesichtige, netzwerfende Spinnen verwenden akustische Hinweise, um Beute aus der Luft zu erkennen“, Current Biology, doi: 10.1016 / j.cub.2020.09.048.