悦目金珠(Argiope amoena)若蛛生态学特性观察及悦目金珠蛛网结构、拖牵丝力学性能研究

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国外学者对群居型(subsocial)若蛛群居机制进行的研究表明,协同捕食是若蛛群居生活的形成机制,而对食物的争夺是造成扩散的原因。本文对寡居种悦目金珠若蛛进行了以下几个方面的研究:1)对处于室温(26±0.5℃)和低温(16±0.5℃)下的经过群居生活和未经过群居生活的若蛛结网情况进行了观察;2)对处于室温(26±0.5℃)和变温(D:10±0.5℃,L:20±0.5℃:L/D:13/11)下的若蛛进行停止供给食物和水分的抗逆性研究;3)对若蛛的扩散方式进行了观察,并对扩散期前后若蛛在限制性空间中的空间利用方式进行了研究。结果表明:1)部分若蛛个体从卵囊孵化出后不经过扩散即可结完整网;2)若蛛在处于变温条件下的抗逆性要远远高于室温条件下的,而在室温条件下,若蛛开始死亡和半致死的时间也较扩散期长得多;3)若蛛主要是通过群体空中扩散的方式进行扩散的。得到的结论是:1)部分若蛛个体在从卵囊孵出后即具备结网能力;2)若蛛具备在扩散前不进食(水)存活的能力(实验室饲养成成体的个体在扩散前也未观察到进食现象);3)若蛛的这种扩散方式会减小敌害威胁,也会减小能耗。据此我们推测:个体扩散代价最小化(包括御敌和能耗)和维持种群较高的生存率(与未具有单独结网能力的个体群居生活使种群具有较高的御敌能力)可能是悦目金珠若蛛群居生活的主要原因。 蛛网是蜘蛛的捕食工具,其结构反映了蜘蛛的捕食投入和捕食策略。对不同大小悦目金蛛(Argiope amoena)的蛛网捕丝长度、捕丝间距、支持带总面积、半径丝根数和网捕丝分布不对称性等进行观测,结果表明:1)在体重小于200 mg的个体中,捕丝长度、捕丝间距和捕食面面积与个体大小呈显著正相关,而大于200 mg的个体中,这种关系并不显著;2)半径丝根数会随体重的增加而减少;3)在小于200 mg的蜘蛛中,网上、下部捕丝长度比与体重呈显著负相关,而在大于200 mg的个体中,二者之间的关系并不显著。这与我们预测的结果是基本一致的,即蛛网的这种结构变化是蜘蛛不同发育阶段捕食投入和捕食策略的反映。悦目金蛛蛛所结网上还有一种附属物——支持带(stabilimentum),对于支持带功能目前有学者提出了吸引猎物说、防御天敌说、防止网被破坏说等多种假说;但是这些假说并不互相排斥,表明支持带可能具有多种功能,但是支持带的主要功能,即促使蜘蛛在支持带上投入的功能可能只是其中的一种。为了确定这种可能的主要功能,我们观测了不同体重、不同空间大小和不同营养状态下悦目金蛛的支持带投入,并研究了其与捕食投入之间的关系。结果表明:1)蜘蛛在发育到一定程度的时候(在本研究中为22.7 mg)才可能出现支持带,并且支持带总面积与体重之间呈显著正相关,而与捕食面面积相关性不显著;2)空间限制下,捕丝长度和捕食面面积都要比不受限条件下的小,但支持带重量却比空间不受限的大;3)在经过30d的饥饿后,蜘蛛所结网的平均捕丝长度、平均捕食面面积和平均支持带重量都显著减小,但是支持带的减小的比率要高于捕丝长度的减小比率,饥饿个体所连续结的3张网捕丝和捕食面变化不显著,而支持带却显著减小了;所有这些结果可能暗示了支持带是蜘蛛置于蛛网上用以吸引猎物的一种修饰物。由于拖牵丝具有逃生和形成网结构等多种生物学功能,蛛丝的机械性能可能受到多种内外因素相互作用的影响。为此我们对处于不同大小、不同猎物条件和不同营养状态下的蜘蛛所抽出的拖牵丝的力学性能进行了比较;另外,我们还比较了部分丝束(通常由两根单丝组成)不同单丝间的机械性能差异。得到的结果是悦目金蛛拖牵丝的机械性能(或力学行为)在不同水平梯度、同一水平不同个体间,以及同一个体不同丝线间变异都较大,这样的结果使得我们很难判断实验控制条件(大小、食物和营养状态)对蛛丝机械性能的影响;随着蜘蛛个体的增大,蛛丝横截面直径逐渐增大,这会使得蛛丝的力学性能更好,便于作为救命索的拖牵丝在遇到危险时承受蜘蛛体重;蜘蛛在经过一个月的饥饿后,蛛丝在屈服点附近的力学性能并未发生显著变化,而断裂点应变和断裂能均显著减小,这可能表明了蜘蛛在能量摄入受到限制时的一种投入策略变化:无论对于作为救命索还是网丝,拖牵丝的弹性形变(屈服点内)的作用都是要优于塑性形变(屈服点外)。
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