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kmlover:蜘蛛结一张网后至少要捉多少昆虫才算不亏?

2019-10-15 07:38:14

【文/ kmlover】

结网捕食对蜘蛛来说,的确存在“亏本”(结网后捕不到猎物,或捕到的猎物不足以弥补消耗)的可能性。

但只要捕到了猎物,则基本就不会“亏本”了,除非是非常极端的情况(蜘蛛很大,结的网也很大,但从网结好到猎物落网等候的时间非常长,落网的昆虫还是蚜虫之类极小的昆虫)。

至于具体要“捕到多少昆虫才不亏本”,则很难计算。

然后是分析:

一、为什么说结网捕食对蜘蛛来说是有可能亏本的?首先、结网捕食本身属于“守株待兔”型的被动捕食行为,能否获得足够多的食物取决于蜘蛛结网区域的猎物密度。而蜘蛛最初又是通过飞航这种完全随机的方式来选择结网地点的,如果运气不好落到没有昆虫/昆虫极少/都是大昆虫(幼蛛只能捕食小虫子)的地方,就会面临结了网也捕不到(或捕不够)食物的窘境。(所谓飞航,指的是春季幼蛛孵化后爬到高处,翘起屁股放出蛛丝,在风力作用下随风飘走,落到哪就在哪开始独立生活的行为)。

其次,结网捕食在蜘蛛的进化路径上处于中间等级(蜘蛛的进化是从挖洞穴居到结网,再从结网到游猎),而即便是游猎型蜘蛛也具备强大的耐饥饿能力,这间接说明了结网捕食“亏本”的可能性是相当大的。

因为:1.游猎需要蜘蛛四处乱跑,其能量消耗远高于结网,在这种情况下蜘蛛还从结网进化到游猎,说明游猎在捕食效率上对结网的优势相当大,足以弥补能量消耗高的不足(主动出击对被动等待的优势);

2.即便是捕食效率显著优于结网型蜘蛛的游猎型蜘蛛,也进化出了强大的耐饥饿能力,说明这种效率更高的捕猎方式也会面临食物不足以至于饿死的窘境(不够耐饿的都饿死了,才会慢慢进化出更强的耐饥饿能力),那么捕食效率更低的结网型蜘蛛遇到食物不足以至于饿死的几率显然更高,也就是结网这个行为本身“亏本”了。(所以现在蜘蛛种类最多的10个科里有6个科是游猎型的,其中包括蜘蛛目下第一大科跳蛛科,而典型的结网型蜘蛛如皿蛛科和园蛛科,其下也有一些种类放弃了结网,转为游猎捕食)。

二、计算蜘蛛结网后逮到多少昆虫才不“亏本”的难点在哪?很显然,这要根据蜘蛛结网捕食的消耗和从猎物中获得的营养来计算,而具体计算难度很大。

先看蜘蛛结网捕食的成本,这包括:

1.蜘蛛结网除了要消耗蛋白质、粘性多糖和矿物盐(具体比例有多少可以分析,但我没查到数据)外,蜘蛛结网时上下来回爬行还要消耗很多能量。至于能量消耗的多少,则与蜘蛛的体重、网的构型和大小有关。而这三个因素的变化范围又很大:蜘蛛的体重——同样是结网蜘蛛,最小的体长仅2~3毫米(皿蛛科),最大的体长可达50~60毫米(如斑络新妇),其体重差距可达数万倍。网的构型——园蛛结圆网,漏斗蛛结漏斗形网,褛网蛛、球蛛等结不规则网。即便同样是圆网,还有园蛛的普通圆网,扇蛛的缺角型圆网,络新妇的缺上半截圆网……网的大小——壁钱的网只有邮票大小,而大型园蛛和络新妇的网直径可达1~2米,马达加斯加岛上的达尔文树皮蛛结的网跨度甚至达到25米。(蛛网本身的重量没有查到相关数据,专业论文里讨论的都是蛛丝承重力的问题。科普著作里倒是看到过两个数据,但相差太大——一本书说普通蛛网大约重0.1~0.5毫克,另一本书则说蛛网平均重16.8毫克,故两者均未采纳)。

2.蜘蛛结网后就要长期(例如棒络新妇,全天呆在网中央)或定期(例如大腹园蛛,傍晚出来,天亮了就回到网附近的隐蔽处)停留在网上,也增加了被天敌发现和捕食的几率。为此,蜘蛛不得不再额外附加一些保护措施,如棒络新妇在网前后拉出许多不规则的蛛丝来阻挡天敌接近,又如吊叶园蛛将枯叶悬吊网上并隐蔽其中,而这些行为无疑会增加蜘蛛结网的消耗。

3.结网最大的优点是大大增强了蜘蛛的捕猎能力,使之可以猎杀体型远大于自身的猎物(例如下图球蛛捕食锹甲)。但蜘蛛在猎杀时不仅要用蛛丝捆绑猎物,还要向其体内注入毒液并和猎物打斗,这部分的消耗有时甚至远高于结网本身,例如在国家地理杂志的这篇报道中,提到一种蜘蛛花了一个小时时间,用140米长的蛛丝来缠绕猎物(而一般蜘蛛结网只消耗10~30米蛛丝)

球蛛捕食体型远大于自己的锹甲,图片来自网络

4.续上,在缠绕猎物所消耗的蛛丝和毒液上,不同种类的蜘蛛区别也很大。

仅以蛛丝而论,有的蜘蛛会根据猎物的大小和威胁性决定是否用蛛丝缠绕,以及用多少蛛丝来缠绕(如大腹园蛛);有的蜘蛛不管猎物大小都只随便缠两圈完事(如棒络新妇);有的蜘蛛缠绕猎物惜丝如金,只用很细的一束蛛丝(如各种球蛛);还有的蜘蛛会用大量的丝把猎物缠得严严实实(如各种金蛛)。

截取自一段金蛛捕猎的视频,猎物被裹成了白色

5.从网结好到猎物落网期间,蜘蛛的新陈代谢和其他活动所消耗的能量(这个没法估算,完全看运气)。

再说蜘蛛捕猎的收益,这部分计算的难点在于:

1.昆虫本身大小差距就很大,小到1毫米长的蚜虫,大到将近200毫米长的泰坦天牛;

2.蜘蛛的毒液只能溶化昆虫的内脏和肌肉,对其外骨骼没有作用,也就是说外骨骼这部分不能被蜘蛛食用,而不同昆虫体重中外骨骼所占比例不同;

3.同种昆虫,不同时期体内蛋白质、脂肪等物质的比例变化很大,例如蜂类、蝇类这些飞行的昆虫在长距离飞行前后体重可有几十个百分点的差距。所以同样是捕获一只昆虫,蜘蛛的收获也难以计算。

三、为什么说蜘蛛只要捕到了猎物,一般就不存在“亏本”的可能性?由于以上因素,要获得“蜘蛛结一张网要捕到多少昆虫才不亏”的准确结果是很难的。不过我偶然间查到几个数据,可以粗略判断一下这个问题的大概结论:

1.在1962年的一项实验中,科学家们发现十字园蛛(Araneus diadematus)和另外一种蜘蛛(Araneus sericatus,中文学名不知)在正常情况下结网平均消耗约16米长的蛛丝。(这个实验本身很有趣,他们把铅片绑在蜘蛛身上来增加蜘蛛的体重,观察蜘蛛体重对结网行为的影响);

2.在同一项实验中,科学家们测量发现正常情况下每米蛛丝平均含有11.5微克的蛋白质,则一个蛛网消耗蛋白质16*11.5=184微克。(实验中发现:如果蜘蛛体重被人为增加30%,则蜘蛛需要用更粗的蛛丝来支撑自身体重,每米蛛丝所含蛋白质由此上升到22.6微克);

3.普通蚊子的体重大约是2毫克,假定其中含蛋白质10%(因为要去除水分和不能被蜘蛛食用的外骨骼,以及其他非蛋白质成分),则一只普通的蚊子含有蛋白质200微克。由此我们得出结论:至少在蛋白质这一项上,蜘蛛结网后只要捕到了一只昆虫,一般就不存在亏本的可能性了(除非是特别大的蜘蛛结了特别大的网等候了特别久的时间结果只捕到一两只特别小的昆虫)。

(原载知乎,观察者网授权转载)

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来源:知乎 | 责任编辑:武守哲
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