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Comment les araignées aquatiques utilisent leur cloche de plongée

Publié par wikistrike.over-blog.com sur 1 Novembre 2011, 17:00pm

Catégories : #Science - technologie - web - recherche

 

Comment les araignées aquatiques utilisent leur cloche de plongée

Argyroneta aquatica2

L’araignée à “scaphandre”( Argyroneta aquaticaa seulement besoin de se réapprovisionner en air une fois par jour, selon les chercheurs. Ces araignées sont connues pour leurs toiles sous-marines, qu’elles remplissent d’air pour respirer sous l’eau.

Les scientifiques, qui étudient ces arachnides européens, ont mesuré les niveaux d’oxygène à l’intérieur et autour d’une de leur bulle d’air en toile.

Ils ont constaté que la bulle agit comme une branchie, en extrayant l’oxygène dissous dans l’eau et en dispersant le dioxyde de carbone.

Les  Argyroneta aquatica vivent dans les étangs, les mares et les lents cours d’eau à travers l’Europe et l’Asie septentrionale. Elles vivent toute leur vie sous l’eau, s’accouplant, pondant et capturant des proies dans leurs toiles. Leurs bandes de soie sont construites dans la végétation, sous la surface de l’eau.

Pour remplir cette "cloche à plongeur" ​​en soie, avec de l’air, afin qu’elles puissent respirer, les araignées utilisent des poils fins sur leur abdomen pour transporter les bulles récupérer au-dessus de la surface de l’eau.

Les scientifiques ont déjà débattu pour savoir si les araignées retournaient à la surface régulièrement, pour renouveler leur approvisionnement d’air. Pour mettre fin au débat, les experts en invertébrés, le professeur Roger Seymour et le Dr Stefan Hetz ont collecté des spécimens dans la rivière Eider, en Allemagne. Dans leur laboratoire, ils ont simulé un étang stagnant, en une chaude journée d’été et agrémenté de mauvaises herbes. Ils ont ainsi testé le comportement des araignées, dans des conditions difficiles, avec un appareil appelé  optode ( un dispositif de détection optique qui mesure visuellement une substance spécifique, habituellement à l’aide d’un transducteur chimique).

 Argyroneta aquatica transportant de l’air pour la création de sa futur cloche de plongée :Argyroneta aquatica3

"Il a fallu le minuscule optode, sensibles à l’oxygène pour faire ce que nous devions faire. Cet appareil n’a été disponible qu’au cours de ces cinq à 10 dernières années", selon le professeur Roger Seymour. En mesurant les différences de niveaux d’oxygène à l’intérieur de la bulle et dans l’eau environnante, les scientifiques ont identifié un échange gazeux, similaire à celui effectué par les branchies des animaux qui respirent sous l’eau.

Comme l’araignée consomme l’oxygène de l’air dans la cloche, elle abaisse la concentration d’oxygène à l’intérieur. L’oxygène peut descendre au-dessous du niveau d’oxygène dissous dans l’eau et quand cela arrive, l’oxygène peut être enfoncé dans la bulle de l’eau, "a déclaré le professeur Seymour.

«Le dioxyde de carbone que l’araignée produit, n’est pas un problème du tout, car il se dissout facilement dans l’eau et il ne s’accumule pas."

Contrairement aux animaux qui échangent l’oxygène et le dioxyde de carbone à travers leurs branchies, les araignées doivent composer avec les autres gaz dans l’air, qu’elles transportent.

La création de la cloche de plongée :

"Si vous absorbez un gaz à partir d’un mélange de gaz dans une bulle pliable, la concentration des gaz résiduels augmentera », a expliqué le professeur Seymour.

Alors que l’azote se disperse de la bulle, celle-ci s’effondre, mais elle le fait lentement, à peu près en une journée , au vu des résultats des scientifiques.

"L’araignée est capable de rester dans la cloche de plongée pendant des journées très chaudes, lorsque son taux métabolique est plus élevé que la normale, si l’eau est bien oxygénée," a déclaré le professeur Seymour.

Cela signifie que les araignées peuvent remonter à la surface que très rarement, en évitant le risque d’être prise par des prédateurs comme les oiseaux.

Ces temps de plongée, permettent également aux araignées d’attendre au repos le passage de la proie.

source : gurumed

L’étude est publiée dans The Journal of Experimental Biology :

HOW THE WATER SPIDER USES ITS DIVING BELL

Figure

Gazing into the depths of a pond, it's hard to miss the insects that whirl and zip beneath the surface. However, only one species of spider has joined them: the diving bell spider, Argyroneta aquatica. ‘It is an iconic animal; I had read about the spider as a small boy in popular literature about ponds,’ says Roger Seymour from the University of Adelaide. According to Seymour, each spider constructs a net of silk in vegetation beneath the surface and fills it with air carried down on its abdomen. The spiders spend their entire lives submerged and even lay their eggs in their diving bells. Having already used an oxygen-measuring device called an optode to discover how aquatic insects extract oxygen from water through thin bubbles of air stretched across their abdomens, Seymour was looking for other small bubbles to test his optode. ‘The famous water spider came to mind,’ remembers Seymour, and when he mentioned the possibility to Stefan Hetz from Humboldt University, Germany, Hetz jumped at the idea. Inviting Seymour to his lab, the duo decided to collect some of the arachnids to find out how they use their diving bells (p. 2175).

Sadly, diving bell spiders are becoming increasingly rare in Europe; however, after obtaining a permit to collect the elusive animals, the duo eventually struck lucky in the Eider River. ‘My philosophy is to make some measurements and be amazed because if you observe nature it tells you much more than you could have imagined,’ says Seymour. So, returning to the lab, the team reproduced the conditions in a warm stagnant weedy pond on a hot summer's day to find out how the spiders fare in the most challenging of conditions.

After watching the spiders build their shimmering diving bells, the duo gingerly poked an oxygen sensing optode into the bubble to see how the animal reacted.

Miraculously, the spider was unperturbed, so they continued recording the oxygen level. ‘Then it occurred to me that we could use the bubble as a respirometer,’ says Seymour, to find out how much oxygen the spiders consume.

Taking a series of oxygen measurements in the bubble and surrounding water, the team calculated the amount of oxygen flowing into the bubble before calculating the spider's oxygen consumption rate and found that the diving bell could extract oxygen from the most stagnant water even on a hot day. Also, the metabolic rate of the aquatic spider was low and similar to the low metabolic rates of other spiders that sit waiting for prey to pass.

However, despite satisfying the spider's oxygen demands, the bubble continually shrinks because nitrogen diffuses back into the water, eventually forcing the occupant to venture to the surface to resupply the diving bell. So how long could the bubble survive before the spider had to dash up for air? Calculating the diffusion rate of nitrogen out of the bubble, Seymour and Hetz were surprised to find that the spiders could sit tight for more than a day. ‘The previous literature suggested they had to come to the surface as often as every 20–40 min throughout the day,’ comments Seymour, who adds, ‘It is advantageous for the spiders to stay still for so long without having to go to the surface to renew the bubble, not only to protect themselves from predation but also so they don't alert potential prey that come near.’

References

 

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