powyżej: Pająk o ogrej twarzy Deinopis spinosa nie tylko ma największe Oczy spośród wszystkich pająków, ale jest również jednym z niewielu znanych, że może słyszeć z daleka.
JAY STAFSTROM, CORNELL UNIVERSITY
gdybyś był w stanie znaleźć Pająka z ogrem deinopis spinosa w ciągu dnia, nie zauważyłbyś zbytniego ruchu. Wyglądając jak martwy liść na gałęzi, w ogóle się nie porusza, ukrywając się przed drapieżnikami i cicho czekając na dzień. Ale w nocy przekształca się w jednego z najbardziej zwinnych myśliwych pajęczaków.
trzymając sieć rozciągniętą między czterema przednimi nogami, spuszcza się na ziemię, aby usidlić zdobycz owadów, wykorzystując swoje nadwrażliwe, noktowizyjne Oczy-największe spośród wszystkich pająków, mające prawie 5 mm średnicy razem. Używając innego manewru, uderza z jego pajęczyną uchwyconą między przednimi nogami, aby porwać komary, ćmy i muchy przechodzące nad nim w szybkim, atletycznym, backbend. Jednak sposób, w jaki wykrywa te ofiary nad głową, od dawna jest tajemnicą.
nowe badanie opublikowane dzisiaj (29 października) w aktualnej Biologii pokazuje, że D. spinosa słyszy dźwięki z odległości dwóch metrów, co pozwala mu łapać zdobycz bez polegania na wzroku. Znaleziska umieszczają pająka o twarzy ogra w szeregach niektórych pająków skaczących, pajęczaków i pająków wędkarskich, które wcześniej okazały się zdolne do „słyszenia”.”Wyniki badań dodają dowodów, które pomagają obalić stary, ale uporczywy mit, że pająki, które nie mają uszu, mogą wykrywać tylko wibracje mechaniczne, powiedzmy, przez sieci, a nie dźwięk w powietrzu. Nowe dane o D. spinosa potwierdzają wcześniejsze wskazówki, że pająki mogą słyszeć przez ten sam organ, którego używają do wykrywania wibracji mechanicznych.
„było kilka wskazówek i rzeczywistych dokumentacji wrażliwości akustycznej u pająków na przestrzeni lat, ale ta jest interesująca”, zauważa neuroetolog Andrew Mason z University of Toronto Scarborough, który pracował w jednym z laboratoriów współautora jako postdoc, ale nie był zaangażowany w obecne badania. „Naprawdę nowy element dostarcza dowodów na to, że noga pająka może funkcjonować jako Przetwornik akustyczny i że może być pośredniczony przez narząd czucia, który jest zwykle związany z wibracjami podłoża.”
ekolog sensoryczny Jay Stafstrom, doktor neuroetolog i bioakustyk w laboratorium Ronalda Hoya na Uniwersytecie Cornella, dowiedział się we wcześniejszych eksperymentach, że D. spinosa używa wizji do uderzających w przód manewrów rzucania siatką, ale nie do zwrotów zwrotów. Osoby, których oczy zostały tymczasowo oślepione, nie mogły złapać owadów z ziemi, ale nadal mogły łapać zdobycz z powietrza, co sugeruje, że „prawdopodobnie używają innego systemu sensorycznego” do manewru wstecz, mówi Stafstrom.
Stafstrom, Hoy i współpracownicy wyruszyli, aby zbadać, czy pajęczaki o twarzy ogra były w stanie odbierać sygnały akustyczne wytwarzane przez trzepotanie zdobyczy owadów. Korzystając z technik opracowanych przez neuroetologa laboratoryjnego Gila Menda, zespół włożył maleńkie elektrody wolframowe do mózgów żywych pająków w regionach uważanych za ważne dla przetwarzania informacji sensorycznej i osobno, w odłączone nogi w celu wykrycia aktywności nerwowej nerwów obwodowych. Ku zaskoczeniu zespołu, neurony zarówno w mózgu, jak i nogach reagowały na szeroki zakres częstotliwości tonalnych—od 100 do 10 000 Hz—emitowanych z głośnika oddalonego o 2 metry. Zakres ten znacznie wykracza poza typowe częstotliwości wingbeat ich ofiary-które byłyby w przybliżeniu między 150 A 750 Hz-do zakresu kiloherców, które obejmują na przykład wołanie ptaków wróblowych, które zaobserwowano żerujących wokół roślin palmowych, na których żyją pająki z ogrami.
badacze zastanawiali się, czy organ śródstopia—instrument znajdujący się w najniższym stawie nogi, który wyczuwa wibracje mechaniczne poprzez ruchy w egzoszkielecie pająka—może odgrywać rolę w wykrywaniu dźwięku. W rzeczywistości dalsze eksperymenty, w których naukowcy eksperymentalnie ograniczyli ruch odłączonych nóg, wykazały, że narząd odgrywa rolę w wykrywaniu podzbioru częstotliwości, które wykrywają.
to sugeruje, że przynajmniej dla niektórych częstotliwości narząd śródstopia pająków o ogrych twarzach może odbierać dźwięki przenoszone przez powietrze w falach ciśnienia, które odchylają końce ich nóg, wyjaśnia Stafstrom. „Nawet tak mała ilość informacji, jak cząstki powietrza faktycznie odchylające się od tej nogi, wystarcza pająkom do funkcjonalnego usłyszenia”, mówi Stafstrom.
zespół podejrzewa, że wrażliwe włosy na nogach znane jako trichobothria—które wcześniej zespół Hoya wykazał, że umożliwiają skokom słyszenie z daleka—odgrywają rolę w wykrywaniu niższych częstotliwości.
naukowcy przeprowadzili eksperymenty behawioralne, aby sprawdzić, czy pająki zareagują na Dźwięki. I na pewno, 13 z 25 pająków wykonało zwrotnice, kiedy słyszały częstotliwości od 150 do 750 Hz, tak jakby owad je przeleciał. Stafstrom poleciał również na Florydę, aby znaleźć pająki na wolności i powtórzył eksperymenty z Głośnikiem Bluetooth-z podobnymi wynikami, mówi.
co ciekawe, pająki nie reagowały behawioralnie na dźwięki o wyższej częstotliwości, chociaż poprzednie eksperymenty wykazały, że ich centralne i obwodowe neurony reagują na dźwięki o wysokości pięciu oktaw powyżej środkowego A. być może pająki mają zdolność słyszenia tych częstotliwości Nie w celu polowania, ale w celu ukrycia się przed ptasimi drapieżnikami, które wydają dźwięki o wysokiej częstotliwości.
dla Natashy Mhatre, biolog sensorycznej z Western University w Kanadzie, która nie była zaangażowana w badania, odkrycia dotyczą długotrwałej tajemnicy. Niektóre wcześniejsze badania na innych gatunkach pająków, w których naukowcy zarejestrowali reakcje neuronowe na eksperymentalne wibracje nogi sugerowały, że były one w rzeczywistości bardziej wrażliwe na częstotliwości większe niż 1000 Hz niż na częstotliwości poniżej. Ta obserwacja była zastanawiająca, ponieważ większość wibracji, które pająki napotykają na swojej sieci, byłaby poniżej 1000 Hz, mówi Mhatre. „Przez długi czas nie wiedzieliśmy, dlaczego pająki są bardziej wrażliwe na rzeczy o wartości powyżej 1000 herców, a nie na rzeczy, którymi są w rzeczywistości zainteresowane”, mówi.
wyniki zespołu sugerują, że pająki z ogrami mogą być wrażliwe na wyższe częstotliwości, ponieważ słuchają dźwięków w powietrzu, prawdopodobnie w celu uniknięcia ptaków. „To badanie pokazuje, że tak, niektóre dźwięki są wystarczające . . . aby wygenerować zginanie stawów na tyle duże, aby wywołać reakcję nerwową, a tym samym aby pająk mógł ją usłyszeć”, dodaje Mhatre.
zarówno Mason, jak i Mhatre mówią, że są ciekawi dokładnych mechanizmów, takich jak ta, która noga w pozycji myśliwskiej „słyszy” dźwięk, oraz czy i w jaki sposób pajęcze sieci mogłyby odgrywać pomocniczą rolę w słyszeniu, modyfikując wrażliwość pająka na określone dźwięki.
dla Masona odkrycia budzą również filozoficzne pytanie o to, jak pająki postrzegają świat. Naukowcy mają tendencję do myślenia o dźwięku w powietrzu i wibracjach podłoża jako o dwóch odrębnych osobach. Ale dla pająka, czy są to dwie różne kategorie bodźców, czy też są częścią ciągłej sfery informacji sensorycznej? „Być może to tylko wibracje, a granica między powietrzem a siecią nie jest prawdziwą granicą.”
jak na pająka o tak wyjątkowym stylu życia Jekyll i Hyde, wciąż za dnia, a akrobatycznie w nocy, Stafstrom mówi, że nie jest zaskoczony, że mają zaawansowany zestaw sensoryczny. „Ich zachowanie wymaga naprawdę imponującego sprzętu SENSORYCZNEGO, aby móc przetrwać i odnieść sukces jako zwierzę. Próbuję dowiedzieć się, jak oni to robią, to pytanie, na które będę starał się odpowiedzieć przez wiele lat.”
J. A. Stafstrom et al., „Ogre-faced, NET-casting spiders use auditory cues to detect airborne prey,” Current Biology, DOI: 10.1016 / j.cub.2020.09.048.