Как паук-серебрянка дышит под водой

Паук-серебрянка дышит воздухом, хотя проводит большую часть жизни под водой. Он удерживает воздух возле волосистого брюшка и заполняет им подводный паутинный колокол. Этот запас не полностью изолирован от воды: растворённый в ней кислород может переходить в воздушное пространство.

Колокол работает как физическая жабра

В исследовании две тысячи одиннадцатого года измеряли объём колокола и содержание кислорода с помощью небольших чувствительных датчиков. Учёные также оценивали обмен веществ пауков. Это позволяло сравнить поступление кислорода с потребностью животного, а не судить о дыхании по одному размеру пузыря.

Результаты показали, что колокол способен получать из воды достаточно кислорода как минимум для покоя паука в изученных условиях. Поступление зависело от площади поверхности. Более крупные животные обычно строили более крупные колокола, однако один внешний объём сам по себе не описывает весь газообмен.

Такую систему называют физической жаброй. Это название способа обмена между газом и водой, а не появление у паука рыбьих жаберных лепестков. Паук сохраняет воздушное дыхание, а его сооружение помогает использовать растворённый кислород.

При этом колокол не становится вечным источником воздуха. Из него постепенно уходит азот, и обновление с поверхности остаётся необходимым в более длительной перспективе. Потребности при движении, размер сооружения и состояние воды нужно учитывать отдельно от результата для покоя.

Как проверяли реакцию на состав газа

В другой работе учёные меняли газ внутри колоколов самок серебрянки. Воздух заменяли чистым кислородом, углекислым газом либо обычным окружающим воздухом для сравнения. Затем записывали поведение пауков. Это были специально созданные исследовательские условия, а не простое наблюдение неизменённого колокола в пруду.

При замене углекислым газом животные чаще поднимались к поверхности и пополняли воздух, чем при замене кислородом. Усиливалась также строительная активность. Пауки не только переносили новые порции воздуха, но и добавляли паутинный материал.

Такие ответы показывают, что сооружение поддерживается поведением животного. Паук не просто однажды оставляет пузырь под водой и пользуется им независимо от дальнейшего состояния. Однако замена всего газа сразу отличается от небольшого естественного снижения кислорода. Из сравнения нельзя установить точный порог реакции каждого паука в природе или назвать единственный сигнал, который вызвал все действия.

Эта работа исследует изменение поведения после воздействия. Измерение поступления растворённого кислорода отвечает на другой вопрос: сколько газа может передать окружающая вода. Оба результата нужны, чтобы объяснить обслуживание колокола и его дыхательную роль.

Из чего устроена стенка сооружения

Строение паутинного колокола отдельно изучали в упрощённой обстановке, где были хорошо видны действия паука и его материал. Животные сначала закрепляли более прочные нити, затем добавляли пересекающиеся тонкие пучки. Между нитями обнаружили водосодержащий материал белковой природы — гидрогель.

Готовая влажная поверхность отличалась от привычной открытой сетки. Небольшие воздушные пузырьки, подведённые снизу, не проходили через неё. Световая микроскопия позволяла видеть сочетание нитей и гидрогеля, а подготовка для электронной микроскопии меняла картину.

При высыхании материал терял первоначальный вид, гидрогель сокращался и оставались его фрагменты между нитями. Поэтому снимок сухого образца нельзя считать полной копией работающей влажной стенки. Способ подготовки материала влияет на то, что исследователь видит.

Эти наблюдения объясняют, как паутинное сооружение удерживает принесённый воздух. Они не означают, что каждый путь перехода кислорода уже определён: авторы обсуждали возможную роль стенки и открытой нижней границы. Удержание отдельного пузырька, строение влажного материала и скорость обмена растворённых газов описывают разные свойства, которые проверяют разными методами.

Что видно на изображении

Иллюстрация показывает паука среди подводных растений и серебристый отблеск удерживаемого воздуха. По внешнему виду нельзя измерить содержание кислорода, увидеть состав гидрогеля или определить время следующего подъёма. Для объяснения дыхания наружное наблюдение дополняют специальными измерениями.