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2015年5月17日 分享: Facebook Google+ LinkedIn StumbleUpon Pinterest Email 打印機版
 
 
科學家頭大!是誰把水中奇招教會水蜘蛛(多圖)
 
旖林
 



水蜘蛛是其同類的唯一叛逆者,一生都生活於水下。



水蜘蛛在水下呼吸的奇招是被安排的。



水蜘蛛構築水下住所的方式、造形都極具神奇色彩。

【人民報消息】蜘蛛到處都有,而且到處結網,這沒有什麼新鮮的。但科學家發現一種生活在水世界中的水蜘蛛,又叫銀蜘蛛,是其同類的唯一叛逆者。

水蜘蛛屬於水蛛科生物,主要生活於歐洲及亞洲北部地區的池塘以及水流較慢的溪水中,它們是唯一一種一生都生活於水下的蜘蛛,交配、產卵及利用蛛網捕食都在水下進行。它們的蛛網結於水下的植被之間。當它們潛入水中時,全身長滿的防水絨毛就會附著許多氣泡,猶如進入了一個空氣層封閉的套子裏。這奇特的氣罩使水蜘蛛成了一個水銀球,光彩照人。偶爾,它們還會用腹部的末端探出水面,托起一個大氣泡招搖過市。

水蜘蛛是一種無脊椎動物,也像其它品種的蜘蛛那樣吐絲,但它吐出的堅韌的蛛絲並不用來結網,而是用來在水下構築成一個單間的鐘形住所。水蜘蛛在生長浮萍和其它水生植物叢生的水域中,總能夠找到心滿意足的棲息地。這個蛛網做成的鐘罩形住所如同一個小型沈箱,水蜘蛛便在沈箱裏安營紮寨,雌蛛還在其中產卵孵化、繁殖後代。

水蜘蛛構築水下住所的方式、造形都極具神奇色彩。水蜘蛛雖然在水中生活,但是它們是需要氧氣才能生存的,所以它們會把自己建造的鐘形住所搞的堅固而充實,決不會漏氣。

水蜘蛛是怎樣給這個鐘形住所充氣呢?方式非常特殊。水蜘蛛從水面上獲取空氣,將其儲存在自身腹部細毛中間的氣泡中,然後爬回水下,把腹部氣泡中的空氣設法注入到住所裏去,而且會時不時的加以補充,以確保它能在水下住所中長久安全的生存下去。

據百度百科的介紹,由於在網下儲存氣泡,氣泡群就展開成了鐘罩形,它們水蜘蛛所擁有的氣泡群不僅是儲氧器,還是一種制氧器──能不斷地從周圍的水中吸取氧。這就是人們稱之為「物理肺」的供氧裝置。水蜘蛛在呼吸過程中使氣泡中的氧濃度逐漸下降,一旦氧含量低於16%時,溶於水中的氧便會自行補充進氣泡內來。通常蜘蛛處於休息狀態時,物理肺足以保證供氧;當耗氧量過大,水中含氧的氣泡補充就會供不應求,而氣泡內的其他氣體的比例就會隨之上升,直至大大超過在空氣中的比例為止。結果是氮開始向水中擴散,而氣泡的容積也會相應變小(由於氧被耗盡),最終,蜘蛛不得不再次拋頭露面於水上、重新為儲氧器充氧。

這實在是太不可思議了!於是引起了動物學家們的極大興趣。他們對歐洲蜘蛛類節肢動物進行了深入研究,他們測量了氣泡蛛網內外的氧氣含量。科學家們發現,這種氣泡蛛網功能相當於魚類的腮部,可以從水中提取氧氣,並向外排出二氧化碳。

為了能夠向水下蛛網中充氣,水蜘蛛會使用腹部的絨毛將水面的氣泡搬運到水下。

它們是如何有這種能力、如何得到這個本事,又是如何知道使用這個本事的?科學家從來沒敢想找出這些問題的答案。科學家爭論的僅僅是這些蜘蛛是否需要定期返回水面補充自己的空氣供應等等表面現象。

為了解決這些表象,無脊椎動物專家羅傑-塞穆爾教授和斯蒂凡-赫茲博士從德國的艾德河中採集了標本。在實驗室中,他們模擬了酷熱的夏季中一個雜草叢生的死水池塘。他們希望能夠觀測到水蜘蛛是如何在這樣一種環境中生存的。塞穆爾教授表示,「此前的文獻表明,它們一天中每隔20到40分鐘會冒出水面一次。這次實驗當然需要一個對氧氣極為敏感的儀器,即溶解氧傳感器。」

通過測試氣泡內外的氧氣含量,科學家們發現了一種氣體交換機制,這種機制與一些動物在水中用腮呼吸的機制類似。

塞穆爾教授解釋說,「當蜘蛛從氣泡中消耗氧氣時,氣泡中的氧氣濃度降低。當氣泡中氧氣含量低於水中的溶解氧含量時,氣泡就會從水中吸取氧氣。蜘蛛產生的二氧化碳當然也會排出並溶解於水中,永遠不會在氣泡中積聚。」

與其它通過腮部進行氧氣和二氧化碳交換的動物不同的是,水蜘蛛不得不解決空氣中的其他氣體問題。塞穆爾教授繼續解釋說,「當你在一個密閉氣泡中從氣體混合物中吸取一種氣體時,其餘氣體的濃度肯定會升高。由於氧氣被從氣泡中吸取,而二氧化碳又沒有積聚,這就必然導致氣泡中的氮氣濃度升高。」

隨著氮氣被排出氣泡,氣泡就會破滅,但這個過程是緩慢的。根據科學家的實驗結果,這一過程持續時間大約為一天。

塞穆爾教授表示,「在非常酷熱的天氣裏,雖然新陳代謝比通常要快,但如果水中氧氣充足,蜘蛛可以一直呆在水中。」這就意味著蜘蛛不需要頻繁返回水面,這也大大降低了被水面捕食者攻擊的風險。

水蜘蛛不是一天中每隔20到40分鐘冒出水面一次,而是一天只冒出水面一次,這是科學家最近發現的,這個發現證明過去的文獻完全是錯誤的。

這給人類一個啟示:謬誤的東西,哪怕是已經流傳上千年了,也還是謬誤的。把謬誤的糾正過來,並讓人知道,才是正視現實和還原真相,才是真正負責任的態度。△

(人民報首發)
文章網址: http://www.renminbao.com/rmb/articles/2015/5/17/61409b.html
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