水蜘蛛用蛛網充氣形成氣泡進行水下呼吸

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科學家最新研究發現，水蜘蛛每天只需要浮出水面一次換氣。它們會使用一種水下氣泡蛛網，在氣泡蛛網中充滿了空氣以便於它們在水下呼吸。 科學家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一個腮部，可以從水中提取氧氣，並向外排出二氧化碳。科學家們的最新研究成果發表於《實驗生物學雜誌》之上。 這種水蜘蛛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。

　　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。此前，科學家曾經爭論過，這些蜘蛛是否需要定期返回水面補充自己的空氣供應。為了解決這些爭議，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采集了標本。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。”

　　與其他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，“在非常酷熱的天氣裡，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。