OVENFOR: deinopis spinosa har ikke bare de største øynene til noen edderkopp, men er også en av få som er kjent for å kunne høre på avstand.
JAY STAFSTROM, CORNELL UNIVERSITY
hvis du var i stand til å finne ogre-faced spider Deinopis spinosa på dagtid, ville du ikke se mye bevegelse. Ser ut som et dødt blad på en gren, det beveger seg ikke i det hele tatt, gjemmer seg fra rovdyr og stille venter på dagen. Men i løpet av natten, det forvandles til en av de mest smidige av arachnid jegere.
Holder et nett strukket mellom sine fire forben, det springer ned på bakken for å fange insektbytt, og bruker sine overfølsomme nattsynsøyne – den største av noen edderkopp, nesten 5 mm over sammen. Ved hjelp av en annen manøver, slår den ut med sin web grep mellom sine forben å snappe mygg, møll, og flyr passerer over det i en rask, atletisk, backbend. Men hvordan den oppdager disse byttedyr overhead har lenge vært et mysterium.
en ny studie publisert i dag (29. oktober) i Current Biology viser At D. spinosa kan høre lyder fra to meter unna, noe som gjør det mulig å fange byttedyr uten å stole på visjon. Funnene plassere ogre-faced edderkopp i rekkene av visse hopping edderkopper, cob-web edderkopper, og fiske edderkopper, som tidligere har vist seg å være i stand til å » høre.»Studiens resultater legger til bevis for at det hjelper å debunk en gammel, men vedvarende myte at edderkopper, som ikke har ører, bare kan oppdage mekaniske vibrasjoner, si gjennom deres baner, og ikke luftbåren lyd. De nye dataene På D. spinosa bekrefter tidligere ledetråder at edderkopper kan høre gjennom det samme organet de bruker til å oppdage mekanisk vibrasjon.
» det har vært flere hint og faktiske dokumenteringer av akustisk følsomhet hos edderkopper gjennom årene, men dette er interessant,» bemerker Neuroetologen Andrew Mason Fra University Of Toronto Scarborough som har jobbet i en av medforfatterens laboratorier som postdoktor, men var ikke involvert i den nåværende studien. «Den virkelig nye delen av det gir bevis på at edderkoppens ben kan fungere som en akustisk transduser, og det kan formidles av det sensoriske organet som normalt er forbundet med substratvibrasjon.»
Sensorisk økolog Jay Stafstrom, en postdoktor i nevroetolog Og bioakustiker Ronald Hoy ‘ s lab Ved Cornell University, hadde lært i tidligere eksperimenter At D. spinosa bruker visjon for sine fremadrettede, nettstøpende manøvrer, men ikke for sine bøyende vendinger. Personer hvis øyne var midlertidig blindet, kunne ikke fange insekter fra bakken, men de kunne fortsatt få bytte ut av luften, noe som tyder på at «de sannsynligvis bruker et annet sensorisk system» for bakovermanøvreringen, Sier Stafstrom.
Stafstrom, Hoy og kolleger satte seg for å undersøke om de ogre-faced arachnids var i stand til å plukke opp akustiske signaler produsert av flapping av insektbyttedyr. Ved hjelp av teknikker utviklet av lab-neuroetologen Gil Menda, satte teamet inn små wolframelektroder i hjernen til levende edderkopper i regioner som antas å være viktige for behandling av sensorisk informasjon, og separat, i frittliggende ben for å oppdage nevral aktivitet av perifere nerver. Til lagets overraskelse var nevroner både i hjernen og bena lydhør overfor et bredt spekter av tonalfrekvenser—fra 100 Til 10.000 Hz—utgitt fra en høyttaler 2 meter unna. Dette området går langt utover de typiske vingefrekvensene til byttet deres—som ville være omtrent mellom 150 Og 750 Hz-inn i kilohertz-området, som for eksempel vil inkludere samtaler av passerine fugler, som har blitt observert foraging rundt palmeplanter som ogre-faced edderkopper lever på.
forskerne lurte på om metatarsalorganet—et instrument som ligger på det laveste beinleddet som sanser mekanisk vibrasjon gjennom bevegelser i edderkoppens eksoskelett-kunne spille en rolle i å oppdage lyd. Faktisk viste ytterligere eksperimenter der forskerne eksperimentelt begrenset bevegelsen av frittliggende ben at orgelet spiller en rolle i å oppdage en delmengde av frekvensene de oppdager.
det antyder at, i hvert fall for noen frekvenser, kan metatarsalorganet av ogre-faced edderkopper plukke opp luftbårne lyder som forplanter seg gjennom luften i trykkbølger som avbøyer spissene på beina, Forklarer Stafstrom. «Selv en liten mengde informasjon, som luftpartikler som faktisk avbøyer av dette benet, er nok for edderkoppene å funksjonelt høre,» Sier Stafstrom.
teamet mistenker at følsomme beinhår kjent som trichobothria—Som Hoy ‘ s team tidligere har vist gjør det mulig å hoppe sider for å høre fra fjerne-spiller en rolle i å oppdage lavere frekvenser.
forskerne fulgte opp med atferdseksperimenter for å teste om edderkoppene ville reagere på lyder. Og sikkert nok utførte 13 av 25 edderkopper tilbake vendinger da de hørte frekvenser mellom 150 Og 750 Hz, som om et insekt hadde whizzed passert dem. Stafstrom fløy også ut Til Florida for å finne edderkopper i naturen og gjentok forsøkene med En Bluetooth-høyttaler – med lignende resultater, sier han.
Merkelig nok reagerte edderkoppene ikke atferdsmessig til høyere frekvenstoner, selv om de tidligere forsøkene indikerte at deres sentrale og perifere nevroner reagerer på toner så høyt som fem oktaver over en midt A. kanskje edderkoppene har evnen til å høre disse frekvensene ikke for å jakte, men slik at de kan skjule seg fra fugledyr, som har en tendens til å produsere høyfrekvente lyder.
Til Natasha Mhatre, en sensorisk biolog Ved Western University I Canada som ikke var involvert i studien, adresserer funnene et langvarig mysterium. Noen tidligere undersøkelser i andre edderkopparter der forskere registrerte nevrale responser på eksperimentelle vibrasjoner i beinet, antydet at de faktisk var mer følsomme for frekvenser større enn 1000 Hz enn til frekvenser under det. Den observasjonen var forvirrende fordi de fleste vibrasjonene edderkopper møter på deres web ville være under 1000 Hz, Sier Mhatre. «For lengst visste vi egentlig ikke hvorfor edderkopper på Jorden var mer følsomme for ting som er over 1000 hertz og ikke følsomme for de tingene de faktisk er interessert i,» sier hun.
lagets resultater tyder på at ogre-faced edderkopper kan være følsomme for de høyere frekvensene fordi de lytter til luftbårne lyder, muligens for å unngå fugler. «Hva denne studien viser er at ja, noen lyder er tilstrekkelig . . . å generere felles bøying stor nok til å faktisk produsere en nervøs respons og derfor for edderkoppen å høre det, » Mhatre legger til.
Både Mason og Mhatre sier At De er nysgjerrige på de nøyaktige mekanismene som er involvert, for eksempel hvilket ben i jaktposisjonen «hører» lyden, og om og hvordan edderkoppens web kan spille en hjelperolle i å høre ved å endre edderkoppens følsomhet for bestemte lyder.
For Mason reiser funnene også et filosofisk spørsmål om hvordan edderkopper oppfatter verden. Forskere har en tendens til å tenke på luftbåren lyd og substratvibrasjon som to forskjellige enheter. Men for edderkoppen er de to forskjellige kategorier av stimulus, eller er de en del av et kontinuerlig rike av sensorisk informasjon? «Det kan være at det bare er all vibrasjon, og grensen mellom luften og nettet er bare ikke en ekte grense.»
for en edderkopp med en så unik Jekyll-Og-Hyde livsstil, fortsatt om dagen og akrobatisk om natten, Sier Stafstrom, han er ikke overrasket over at De har en avansert sensorisk verktøykasse. «Deres oppførsel krever noe virkelig imponerende sensorisk utstyr for å kunne overleve og lykkes som et dyr. Prøver å finne ut hvordan de gjør det er et spørsmål som jeg skal prøve å svare på i mange år framover.»
J. A. Stafstrom et al., «Ogre-faced, net-casting edderkopper bruker auditive signaler for å oppdage luftbåren byttedyr,» Current Biology, doi: 10.1016 / j.cub.2020.09.048.