蛛网上的神秘图案
清晨,迎着阳光的雾水,日行性蜘蛛开始一天的忙计:在犄角旮旯处,在树木上的枝枝丫丫里,它们八只脚并用,全身心投入织网的工作中。对它们而言,蛛网就是饭碗,由不得半点马虎。有些蜘蛛们除了建造完圆网这个“基本造型”之外,还别出心裁地织出了一些神秘的图案:十字形,X形或者是螺旋形的结构等等。这些神秘的图案,为什么会出现在这里?对蜘蛛们而言,图案又有何非同寻常的意义呢?
上图:(园蛛科艾蛛属的一种蜘蛛,通常将掉落在圆网上的碎屑以及食物残渣等收集起来,做成一条直线状的装饰物)
【文/ 甘文瑾 图/ 赵金丽】
在庞大的蜘蛛家族中,结网蜘蛛数量和分布都极为广泛,无疑是最吸引注意的类群之一。其中,结圆网的蜘蛛分别有园蛛科(Araneidae),妩蛛科(Uloboridae),肖蛸科 (Tetragnathidae)和络新妇科(Nephilidae)。而神奇的图案,又称“装饰物”,就出现在这些日行性蜘蛛的圆网上。自1895年“装饰物”(web decoration)或称为“隐带”(stabilimenta)这个名词第一次被观察记录下来后,科学家们对此产生了极大的兴趣和热情,以它为中心开展的研究也越来越多。目前报道,已有来自5个科22个属的日行性蜘蛛的蛛网上出现了这些神秘的“装饰物”。
拿什么做“装饰物”?
蜘蛛网的装饰材料和图案类型,可谓五花八门。研究人员根据这些“装饰物”的质地,将装饰材料笼统划分为:蛛蛛丝和非蛛丝两种类型。
蜘蛛丝类型,顾名思义就是蜘蛛利用本身吐的丝,构建这些神秘图案。比如,成熟的金蛛(Argiope savignyi)会在圆网中心区织出一张银白色的圆盘状装饰物,而有些金蛛属内的其它种,如Argiope aurantia结出的装饰物是一个由Z形组成的垂直或交叉状的丝带状装饰物。妩蛛科涡蛛属的变异涡蛛(Octonoba varians)和园蛛科艾蛛属的四突尘蛛(Cyclosa sedeculata)在中心区结出的装饰物,竟都是同心环状。而同属于园蛛科棘腹蛛属的两种蜘蛛(Micrathena sexspinosa和 Gasteracantha cancriformis)则会把蛛丝质的圆点状装饰物标注在网上,从远处看,就像一条虚线。
非蛛丝的装饰材料也很丰富,通常都是就地取材,包括猎物残渣、植物碎屑、卵袋和蜘蛛自己蜕下的皮,这些统称为“碎屑装饰物(detritus)”。其实,有些圆网蛛通常会将掉落在网上的植物碎屑或食物残渣清理干净以免其破坏圆网的结构,但是艾蛛(Cyclosa octotuberculata)通常将掉落在圆网上的碎屑以及食物残渣等收集起来,做成一条直线状的装饰物,而它自己趁机就隐藏在这些残渣或碎屑中间。
“装饰物”有何功用?
上图:(科学家通过长期观察发现,在没有装饰物的蜘蛛网上,蜘蛛更容易受到其天敌的攻击,说明“装饰物”起到一定的隐藏作用。上图为园蛛科艾蛛属的蜘蛛很奇妙地隐藏了自己)
蜘蛛们耗费能量、别出心裁地织出这些十字形、X形或螺旋形的神秘图案,究竟有什么用呢?难道仅仅是为了装饰它们的“家”?于是,科学家们提出了关于装饰物功能的各种假说,并通过观察或实验来论证各自的假说。总得来说可归纳为非视觉信号和视觉信号两大类,并且大部分研究主要集中在以蜘蛛丝为材料的“装饰物”上。
吸引眼球
构建如此醒目图案,最容易让人想到的是为了吸引其它生物的眼球,即视觉信号作用。这里主要有3种假说:一是吸引猎物,二是隐藏蜘蛛以躲避天敌的攻击,三是视觉广告作用。关于吸引猎物的假说,科学家们在很多蜘蛛种类中(如艾蛛属、涡蛛属、金蛛属)得到证实,但也有一些相关研究结果不支持装饰物的吸引猎物假说。此外,科学家通过长期观察发现,在没有装饰物的蜘蛛网上,蜘蛛更容易受到其天敌(一种泥蜂)的攻击,从另一个角度说明“装饰物”起到一定的隐藏作用。第三种假说认为,丝带可能对鸟类起到广告作用,以告示它们不要误闯破坏蜘蛛网。虽然很少有证据支持这个假说,但是Blackledge 和 Wenzel在野外研究发现,具有线状装饰物的金蛛蜘蛛网(Argiope aurantia)和没有装饰物圆网相比,前者受到鸟类等飞行动物的破坏率更低。
上图:(园蛛科艾蛛属的蜘蛛在中心区结出的装饰物,竟都是同心环状,偶尔还在同心环上再装饰几片枯叶)
让蛛网更加牢固
最早提出非视觉信号假说的人们,认为装饰物可能会起到促进或加固圆网的稳定性。但是这种想法很快就被否定了。人们仔细观察,很容易就会发现这些丝状装饰物只是松散而非紧密牢固地以交叉或十字状的方式出现在网上,因此不太可能用来调节整张网的拉力和张力。然而,后来也有一些实验证据表明,妩蛛的螺旋状装饰物的确能在一定程度上改变放射丝的张力,提高蜘蛛对猎物触网震动的感知力。
遮挡阳光
另外一种非视觉信号的假说是认为在圆网中心出现的密集圆盘状装饰物能够有效地帮蜘蛛遮挡阳光,达到调节蜘蛛本身体温的功能。但其它形状的装饰物(如十字交叉状、直线状、簇状)看起来却并不适用于这个假说。有人用有线状装饰物的金蛛作为实验材料,比较了有装饰物和无装饰物的蜘蛛体温,结果显示两者之间的体温没有显著差别。 上图:(:结圆网的蜘蛛分别有园蛛科(Araneidae),妩蛛科(Uloboridae),肖蛸科 (Tetragnathidae)和络新妇科(Nephilidae)。图为肖蛸科银鳞蛛属的蜘蛛)
调节葡萄状腺丝
一般来说,蜘蛛可以根据不同需要,通过腹部的腺体分泌产出不同特性的蜘蛛丝,除了捕获猎物的高粘度蜘蛛丝(spiral silk),还有专门用来包裹卵袋防水密封性高的蜘蛛丝(egg-sac silk),以及用来搭建圆网框架的“脚手架”蜘蛛丝(frame silk)。而葡萄状腺丝(aciniform silk)由葡萄状腺(aciniform gland)分泌,具有高强度的韧性和张力,蜘蛛正是用这种葡萄状腺丝来包裹猎物的。
近来,有科学家提出丝状装饰物能够起到调节葡萄状腺体(aciniform silk gland)活性的作用。有关研究发现,一些和葡萄状腺体活性有关的因素,例如缠绕包裹猎物的频率、蜘蛛蜕皮的发生,会影响到蜘蛛腺体的生理状况并产生可预测的装饰物模式。
当然,在蜘蛛庞大的家族中,蜘蛛网丝状装饰物的出现频率、形状在同种不同个体之间时常不一致,这也是研究蜘蛛网装饰物功能所面临的主要问题。如果丝状装饰物确实具有很强的选择优势(例如能够吸引猎物或者躲避天敌),为什么不是所有蜘蛛个体都在它们的网上构造这些丝状装饰物?很显然,关于蜘蛛网丝状装饰物功能问题的讨论还远没有结束,仍有很多问题等着我们去解答。(感谢张志升副教授对本文蜘蛛图片的鉴定。)
作者简介:甘文瑾,女,在读博士研究生,研究方向为动物行为学。
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