Sticky Science: die Entwicklung der Spinnennetze

*Die achtbeinigen Weber jagen seit fast 400 Millionen Jahren Insekten und zeigen ihre lange Geschichte in einer reichen Palette von Architekturen.

Es mag albern erscheinen, eine kleine Spinne zu fürchten – aber die Auftritte des Raubtiers in Horrorfilmen sind sinnvoller, wenn man die Präzision, das Können und die Kreativität bedenkt, mit der er seine Beute anvisiert. Die Giftzähne der Spinnen und die spitzen Krallen, die ihre segmentierten Beine kippen, sind bedrohlich genug, aber ihre innovative Verwendung von Seide zum Verfangen von Opfern mag der größte Grund sein, dankbar zu sein, dass sie klein sind.

„Sie sind absolute Meister der Verwendung von Seide“, sagt Paul Selden, ein Arachnologe und Paläontologe an der University of Kansas. Andere Krabben machen das Zeug, auch Seidenraupen benutzen es, einige Ameisen machen daraus Nester – aber, sagt Selden, „sie haben nicht die große Vielfalt an Einsatzmöglichkeiten, die Spinnen haben“.

Spinnenseide wird auf Dutzende von Wegen eingesetzt, um Eier zu schützen, Unterwasserhäuser zu schaffen und, was am auffälligsten ist, als Jagdwerkzeug von erstaunlicher Vielfalt. In dem unten abgebildeten Baum haben Wissenschaftler eine Auswahl an Webdesigns von Kugelwebereien und Spinnen skizziert, die von ihnen abstammen – nur eine Teilmenge der Spinnen, die Seide zur Jagd verwenden. Der Boden und der Stamm sind von angestammten Verwandten besetzt und einige der Seidenstrukturen, die den in den Zweigen aufgehängten vorangestellt waren.

Orbweber, die manchmal zusammen mit ihren Nachkommen in eine Gruppe namens Orbiculariae eingeteilt sind, machen etwa ein Viertel der mehr als 45.000 bekannten Spinnenarten aus. Ihre Netze weisen typischerweise den klassischen konzentrischen Kreis und speichenartige Stränge auf, die von einer Nabe ausgehen. Aber einige Mitglieder von Orbiculariae drehen Neuheiten. In der Figur hängt eine Bolas-Spinne (Mastophora) am höchsten Punkt des Baumes, bereit, ihre klebrige Kugel an Motten zu schwingen, die von einem Pheromonköder angezogen werden. Rechts hält eine Netzspinne (Deinopis) ein seidenes Schleppnetz zwischen ihren Klauen, das sie fallen lassen kann, wenn ihr Steinbruch darunter wandert.

Wissenschaftler arbeiten immer noch daran, diese Vielfalt zu klassifizieren und zu verstehen, wie sie hierher gekommen ist, sagt Selden, der im Rahmen des Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics einen Review über die Evolution des Spinnennetzes mitverfasst hat. Dieses Bild aus der Rezension deutet auf eine allgemeine evolutionäre Entwicklung hin, wenn man sich den Baum hinaufbewegt, und hebt ein zentrales Ereignis hervor: Als Insekten in die Luft flogen, verfolgten Spinnen sie und legten ihre Fallen höher in die Luft.

Die Netze diversifizierten sich weiter, als Insekten Wege entwickelten, um dieser Gruppe von Raubtieren zu entkommen. Scoloderus‘ Leiternetz, das ein längliches, kreuzschraffiertes Netz über einer typischen, kreisförmigen Kugel trägt, ist darauf spezialisiert, Motten zu erfassen, die normalerweise einem klebrigen Netz durch Abschälen von Schutzschuppen entkommen würden. Der Leiterabschnitt hält das Mottenzelt – und wird es einfangen, wenn die Schuppen alle abgeplatzt sind. Die Dreiecksspinne (Hyptiotes) optimiert ihren Angriff, indem sie den Langfadenabschnitt ihres Netzes freigibt, wenn ein Insekt auf den Hauptteil trifft, der kegelförmig ist. Dadurch bricht das Netz zusammen und umschließt das Ziel, wie ein Campingzelt, das plötzlich seine Stöcke verloren hat.

Ein wenig Klebrigkeit hilft, die Beute lange genug an ihrem Platz zu halten, damit eine Spinne sie dauerhaft unterdrücken kann. Aber nicht alle Webs bekommen ihren Stick auf die gleiche Weise. Einige Netze hängen Insekten mit Klebetropfen fest. Andere sind „wollig“ – ihre Seide besteht aus dünnen Strängen, die sich an den Haaren und Beinen eines Insekts anheften, ähnlich wie die Fäden eines Pullovers an einem Bohrer. In der Abbildung verweben Spinnen am rechten Hauptstamm des Baumes Woll- oder Krippenweben. Und die Weber auf der linken Seite verwenden klebrige, beschriftete Seide.

Diese Divergenz des Strangtyps war ein Knackpunkt für Wissenschaftler, die die Evolution der Spinnen untersuchen und eine lange Debatte darüber führen, wie oft sich das Orbitalnetz entwickelt hat. Obwohl die Bahnstränge sehr unterschiedlich sein können, ist das Gebäudeverhalten bemerkenswert ähnlich, sagt Jason Bond, ein Arachnologe an der University of California, Davis. Es ist also unklar, ob die Kugelweberei bei verkrüppelten und ekribellierten Webern unabhängig voneinander entstanden ist, oder ob das Netz einmal entstanden ist und der Seidentyp später divergierte.

Hinweise auf die Entwicklung des Web-Building-Verhaltens stammen zum Teil aus fossilen Beweisen. Netze und andere seidene Strukturen verkalken normalerweise nicht gut (obwohl Wissenschaftler gelegentlich Seidenstränge und im Bernstein erhaltene Netzklumpen gefunden haben), so dass sich die Forscher oft auf die Verbindungen verlassen, die sie zwischen der heutigen Spinnenmorphologie und dem Verhalten herstellen können, um ihnen etwas über Spinnen und Proto-Spinnen der Vergangenheit zu erzählen.

So legen beispielsweise die heutigen Blattbauer (wie die abgebildete Agelena-Gruppe und Trichterspinnen der Gattung Ischnothele) Gewebedecken über Gras und andere Vegetationen und neigen dazu, ungewöhnlich lange Spinndüsen zu zeigen. Erst in diesem Jahr stellten Wissenschaftler ähnlich lange Spinndüsen in den kürzlich entdeckten versteinerten Überresten alter Spinnentiere fest. So wäre „mindestens eine Hypothese, dass sie eine Art Bogenbahn gebaut haben“, sagt Bond. „Vielleicht sind Blattnetze die Art von Netz, die für alle Spinnen die Vorfahren sind.“

Neben der Erforschung der Entstehung von Spinnweben untersuchen die Forscher auch, wie einige Spinnen dazu kamen, sie zu verlassen. Einige neuere Arten, wie z.B. bestimmte Ameisenjäger und die portia springende Spinne (die andere Spinnen ausnutzt, indem sie sich von oben senkt), verwenden überhaupt keine Netze.

Die verblüffende Vielfalt der Spinnenstrategien sollte nicht so überraschend sein, wenn man bedenkt, dass sie Hunderte von Millionen von Jahren Zeit hatten, um sich weiterzuentwickeln – Forscher haben Fossilien von Spinnen gefunden, die mehr als 150 Millionen Jahre vor den Dinosauriern umherirrten.

„Sie sprechen von 50.000 Arten von Dingen, die alle fast ausschließlich räuberisch sind“, sagt Bond. „Spinnen haben sich alle möglichen Wege ausgedacht, um Insekten zu töten.“

*Anmerkung der Redaktion (31.10.18): Die Unterrubrik dieser Geschichte wurde aktualisiert, um einen Fehler in der Anzahl der Jahre zu korrigieren, in denen sich Spinnen entwickelt haben.

Dieser Artikel wurde ursprünglich am 31. Oktober 2018 vom Knowable Magazine, einem unabhängigen journalistischen Unternehmen aus den Annual Reviews, veröffentlicht und wird mit Genehmigung nachgedruckt. Melden Sie sich für den Newsletter an.

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Lange Zeit war Paul Florian in der TV-Branche tätig. Schon immer gab es eine Schublade voller Handys (und später Smartphones) in seiner Wohnung. Als Online-Redakteur hat der Nerd in ihm diese Schublade nun für Tekk geöffnet.

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