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水生蜘蛛以网为鳃在水下呼吸

潜水钟蜘蛛Argyroneta aquatica)在水下生活。这种蛛形纲动物需要空气来呼吸,它设计了一个巧妙的系统,通过它从水面获取空气并将其储存在水下。这些蜘蛛在水下呼吸的能力在250多年前首次被发现。但是一个新论文实验生物学杂志以以前不为人知的细节描述方法Argyroneta aquatica完成这一壮举。

潜水钟蛛利用腹部的细毛收集水面的空气。空气被困在一个气泡中,这是蜘蛛在水下建造的一个钟形网,然后它可以随身携带。虽然研究人员很早就知道蜘蛛的气球,但直到现在,蜘蛛是如何能够长时间呆在水下,而不需要回到水面给小气泡充气的还是一个谜。

研究人员罗杰·西摩阿德莱德大学在南非和Stefan Hetz洪堡大学德国科学家发现潜水钟蛛用它的网当鳃,所以它可以生活在水下,只偶尔浮出水面。

研究人员选取了12只蜘蛛,把它们放在单独的围栏里,这样他们就可以测量蜘蛛气泡内的氧气水平,以及气泡外水中的氧气水平。在光纤的尖端涂上一层氧敏感染料,用来显示氧气的含量。结果表明,氧气从周围的水中扩散到气泡中,二氧化碳被释放到水中,从而补充了蜘蛛的空气供应。

蛛网上的丝状纤维包裹着气泡,就像一个外部鳃,让水中的氧气进入,二氧化碳排出。根据研究人员观察到的氧气扩散速率,他们认为蜘蛛多达70%的氧气供应来自蛛网。由于研究人员从未见过蜘蛛补充它们的空气供应,他们认为蜘蛛可以利用它们的网鳃呼吸系统在水下生存超过24小时。

最终,氮气会使蜘蛛的气泡破裂。或者至少导致它向内坍缩。随着氧气水平的下降,气泡中的氮含量会增加。当氮气扩散到水中时,气泡就无法维持,就会破裂。

研究人员说,尽管蜘蛛偶尔会回到水面重新填充气泡,但它把蜘蛛网当作鳃的能力是非常有利的。它在水下停留的时间越长,就能更好地躲避捕食者。

(通过《新科学家》

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