Rekordowo szybki pająk Dlaczego jedne biegają szybciej, a inne wolniej?
Naukowcy z Imperial College London i Uniwersytetu w Greifswaldzie, pod kierownictwem Shreyasa Kuchibhotli i Davida Labonte, przeanalizowali prędkość biegu 258 gatunków pająków z 64 rodzin, by sprawdzić, co naprawdę decyduje o tym, że jeden pająk biega szybko, a inny wolno. Dane zbierano, filmując ucieczkę zwierząt wywołaną delikatnym dotknięciem pędzelkiem lub strumieniem powietrza, a następnie analizując nagrania klatka po klatce.
Skala zmienności okazała się ogromna. Najwolniejszym zmierzonym gatunkiem był miniaturowy Maso sundevalli, ważący zaledwie 1 miligram, poruszający się z prędkością 0,018 m/s. Na drugim biegunie znalazł się Heteropoda cervina. To duży, ważący 3 gramy gatunek z rodziny spachaczowatych, który osiągnął rekordową prędkość 3,59 m/s (13 km/h). Co ciekawe, największe mierzone pająki wcale nie były najszybsze. Pięćdziesięciotrzygramowy ptasznik Lasiodora parahybana, jeden z największych pająków świata, biegał z prędkością zaledwie 0,4 m/s.
Większe pająki biegają szybciej niż mniejsze, ale nie jest to prosta zależność. Naukowcy wykorzystali model biomechaniczny, oparty na zasadzie zachowania energii i właściwościach mięśni szkieletowych. Model ten zakłada, że mięsień dysponuje dwiema różnymi „pojemnościami energetycznymi", które inaczej skalują się z rozmiarem ciała – dlatego u największych zwierząt prędkość biegu może nawet zacząć spadać, mimo rosnącej masy. U pająków ten efekt zdaje się pojawiać przy znacznie mniejszych masach ciała niż u kręgowców. Maksymalna prędkość, według modelu, przypadałaby na wagę około 12,5 grama, po czym prędkość powinna maleć aż do zera przy masie rzędu stu gramów.
Co ciekawe, sama masa ciała nie tłumaczy wszystkiego. Dwa gatunki ważące niemal tyle samo – Calommata signata i Segestria florentina – różniły się prędkością biegu aż 28-krotnie. Skąd taka rozbieżność? Autorzy wskazują na kilka czynników działających niezależnie od rozmiaru.
Pierwszym jest kształt odnóży. Pająki o proporcjonalnie dłuższych nogach biegały szybciej niż te o nogach krótszych, nawet po uwzględnieniu masy ciała i pokrewieństwa filogenetycznego. Co istotne, wynik ten przeczy tzw. hipotezie grawitacyjnej, według której długie, smukłe nogi – typowe dla budowniczych pajęczyn powietrznych – powinny utrudniać szybkie poruszanie się po podłożu. Tymczasem dane pokazują coś przeciwnego.
Drugim czynnikiem okazała się ekologia. Pająki aktywnie polujące na ziemi biegały średnio około dwukrotnie szybciej, niż przewidywał model biomechaniczny. Z kolei pająki polujące z zasadzki, jak ptaszniki czy czyhakowate, były nieco wolniejsze niż oczekiwano, prawdopodobnie dlatego, że ich strategia łowiecka w mniejszym stopniu opiera się na szybkości.
Trzeci element to historia ewolucyjna. Analiza filogenetyczna ujawniła, że starsze, bardziej masywne linie – jak ptaszniki czy Liphistiidae – biegają mniej więcej tak szybko, jak można by oczekiwać na podstawie ich rozmiaru. Natomiast wśród bardziej „nowoczesnych" pająków wyższych zmienność jest znacznie większa. Niektóre linie, jak choćby przedstawiciele tzw. kladu RTA, wyewoluowały wyraźnie ponadprzeciętną wydajność biegową, podczas gdy inne, np. ukośnikowate czy skakunowate, stały się relatywnie wolniejsze. Można to tłumaczyć ich specjalizacją w zasadzce lub polowaniu poprzez precyzyjne skoki.
Autorzy zauważają też pewien paradoks. Pająki poruszają nogami częściowo dzięki hydraulice – ciśnieniu hemolimfy – a nie wyłącznie skurczom mięśni. Dane sugerują jednak, że mechanizm ten nie ogranicza prędkości biegu bardziej niż sama fizjologia mięśni. Całość pokazuje, że prędkość biegu pająków to wypadkowa fizyki, ewolucji i ekologii działających jednocześnie, a nie prosta konsekwencja rozmiaru ciała.
Z artykułem Evolutionary biomechanics of maximum running speed in spiders (Araneae) można zapoznać się w serwisie bioRxiv.
Komentarze (0)