- Eine Spinne, die das Wasser zu ihrem Lebensraum gemacht hat
- Wie die Wasserspinne Luft mit unter Wasser nimmt, ohne dass sie aufsteigt
- Wie die Wasserspinne mit einer Taucherglocke dauerhaft unter Wasser bleiben kann
- Warum der Wasserspinne der Sauerstoff unter Wasser nicht ausgeht
- Warum die Taucherglocke trotzdem irgendwann schrumpft
- Unter Wasser wird aus der Spinne eine Jägerin
- Eine Spinne, die sich ihre eigene kleine Welt gebaut hat
Die Evolution hat hier eine Ausnahme geschaffen. Spinnen sind eigentlich auf atmosphärische Luft angewiesen. Dennoch verbringt die Wasserspinne fast ihr gesamtes Leben unter der Wasseroberfläche. Mithilfe einer selbst gewebten Taucherglocke erschafft sie sich eine eigene kleine Atmosphäre im Nassen. Das geniale Zusammenspiel aus Seide und physikalischen Gesetzen sorgt dafür, dass ihr selbst unter einer geschlossenen Eisdecke im Winter der Sauerstoff nicht ausgeht.
Eine Spinne, die das Wasser zu ihrem Lebensraum gemacht hat
Für die meisten Spinnen wäre ein Leben unter Wasser undenkbar. Ihre Atmungsorgane sind auf Luft ausgelegt, und spätestens nach kurzer Zeit würde ihnen unter der Wasseroberfläche der Sauerstoff fehlen. Die Wasserspinne (Argyroneta aquatica) hat sich dennoch einen Lebensraum erobert, der ihren Verwandten weitgehend verschlossen bleibt. Sie lebt in Teichen, Sümpfen und langsam fließenden Gewässern, bewegt sich zwischen Wasserpflanzen und verbringt dort fast ihr gesamtes Leben. Sie jagt unter Wasser, frisst dort und zieht sogar ihren Nachwuchs auf. Nur gelegentlich muss sie zur Oberfläche zurückkehren. Besonders erstaunlich ist, dass sie dafür ihre Atmung gar nicht grundlegend verändern musste. Die Wasserspinne hat keine Kiemen entwickelt und kann den Sauerstoff nicht einfach aus dem Wasser filtern. Stattdessen nimmt sie Luft mit unter die Oberfläche und schafft sich dort einen kleinen trockenen Lebensraum. Was zunächst wie eine erstaunlich einfache Lösung klingt, wird unter Wasser zu einem ausgeklügelten Zusammenspiel aus Körperbau, Spinnenseide und den physikalischen Eigenschaften des Wassers.
Wie es genau zur ungewöhnlichen Lebensweise der Wasserspinne kam, lässt sich heute nicht mehr rekonstruieren. Wahrscheinlich war sie das Ergebnis eines langen evolutionären Prozesses. Wasserpflanzen können für Spinnen einen interessanten Lebensraum darstellen, weil sich dort Beute findet und manche Fressfeinde des Landes fehlen. Tiere, die häufiger ins Wasser gingen, länger unter der Oberfläche bleiben konnten oder Luft besonders gut an ihrem Körper festhielten, könnten unter diesen Bedingungen einen Vorteil gehabt haben. Über viele Generationen können aus solchen kleinen Vorteilen weitreichende Anpassungen entstehen. Bei der Wasserspinne kamen offenbar mehrere davon zusammen. Ihr Körper kann eine dünne Luftschicht festhalten, sie kann Luft von der Oberfläche mit nach unten nehmen und sie nutzt ihre Seide, um diese Luft dauerhaft an einem geschützten Ort zu sammeln. Aus einem Tier, dessen Atmung ursprünglich auf atmosphärische Luft angewiesen war, wurde so ein nahezu vollständiger Unterwasserbewohner.
Wie die Wasserspinne Luft mit unter Wasser nimmt, ohne dass sie aufsteigt
Schon beim ersten Blick auf eine untergetauchte Wasserspinne fällt etwas Ungewöhnliches auf. Ihr Hinterleib schimmert silbrig, fast so, als wäre er mit einer hauchdünnen Metallschicht überzogen. Tatsächlich ist es Luft, die diesen besonderen Glanz erzeugt. Der Körper der Spinne ist dicht mit feinen Haaren bedeckt, die Wasser abweisen und beim Eintauchen eine dünne Luftschicht zwischen sich festhalten. So gelangt das Wasser nicht unmittelbar bis an die Körperoberfläche. Stattdessen bleibt dort ein winziges Luftpolster erhalten, das auch die Bereiche um die Atemorgane der Spinne umgibt. Dabei trägt die Wasserspinne keineswegs eine einzelne Luftblase mit sich herum. Die Luft sitzt vielmehr direkt in ihrem Haarkleid und wird von den vielen winzigen Zwischenräumen zwischen den Haaren festgehalten. Genau das unterscheidet sie von einer gewöhnlichen Luftblase, wie sie etwa in einer Flasche Sprudelwasser zu sehen ist. Eine solche Blase ist vollständig vom Wasser umgeben und steigt aufgrund ihres Auftriebs nach oben. Bei der Wasserspinne liegt die Luft dagegen unmittelbar an der wasserabweisenden Oberfläche ihres Körpers. Die feinen Haare stabilisieren die Grenzfläche zwischen Luft und Wasser und verhindern, dass das Luftpolster einfach davonsteigt.
Für die Spinne ist diese hauchdünne Luftschicht eine Art mobile Atemkammer. Sie kann damit unter Wasser unterwegs sein, während ihre Atemorgane weiterhin mit Luft versorgt werden. Der silbrige Schimmer ihres Hinterleibs ist dabei mehr als nur ein auffälliges Merkmal. Er verrät, dass die Spinne ihre eigene kleine Luftreserve mit sich führt. Für einen längeren Aufenthalt unter Wasser reicht dieses Luftpolster allerdings nicht aus. Die eingeschlossene Luft enthält nur eine begrenzte Menge Sauerstoff, während die Spinne gleichzeitig durch ihren Stoffwechsel Sauerstoff verbraucht. Hinzu kommt der Auftrieb, den die Luft erzeugt und der das Tier immer wieder in Richtung Oberfläche zieht. Das Luftpolster am Körper ist deshalb nur der erste Teil ihrer ungewöhnlichen Strategie. Um wirklich dauerhaft unter Wasser leben zu können, braucht die Wasserspinne einen Ort, an dem sie ihre Luft sammeln und aufbewahren kann. Genau diesen Ort baut sie sich selbst.
Wie die Wasserspinne mit einer Taucherglocke dauerhaft unter Wasser bleiben kann
Den Ort, an dem sie ihre Luft aufbewahren kann, baut die Wasserspinne selbst. Zwischen Wasserpflanzen spannt sie ein dichtes Netz aus Spinnenseide, das zunächst wie eine flache Konstruktion wirkt und an mehreren Stellen sicher an den Pflanzen befestigt wird. Dann beginnt der eigentliche Aufwand. Die Spinne schwimmt zur Wasseroberfläche, bringt ihren Hinterleib und die hinteren Beine kurz aus dem Wasser und nimmt dabei eine Portion Luft mit. Anschließend taucht sie wieder ab und transportiert die Luftblase zu ihrem Gespinst. Unter dem Netz angekommen, gibt sie die Luft ab. Weil sie leichter als Wasser ist, steigt sie nach oben und sammelt sich an der Unterseite des Seidennetzes, wo sie von den feinen Fäden gehalten wird. Danach beginnt die Spinne von vorn. Sie kehrt zur Oberfläche zurück, holt die nächste Portion Luft und bringt sie nach unten. Auf diese Weise wächst ihre Taucherglocke nach und nach.
Die Konstruktion entsteht also nicht in einem einzigen Arbeitsschritt. Mit jeder neuen Luftlieferung wird der Hohlraum unter dem Gespinst größer, während die Spinne gleichzeitig weitere Seide einzieht und ihre Konstruktion immer fester an den Wasserpflanzen verankert. Aus dem zunächst flachen Netz entsteht allmählich eine kleine, kuppelförmige Luftkammer. Von außen ist davon unter Wasser kaum etwas zu erkennen. Im Inneren entsteht dagegen ein geschützter Raum, in dem die Spinne sitzen, ihre Beute fressen und sich zurückziehen kann. Dabei muss die Taucherglocke auch mit dem Wasserdruck zurechtkommen. Mit zunehmender Tiefe wirkt dieser von allen Seiten auf die eingeschlossene Luft und presst sie zusammen. Die Konstruktion muss den Druck allerdings nicht wie eine starre Taucherkapsel abfangen. Ihre Form entsteht durch das Zusammenspiel von Luftdruck, Wasserdruck, dem flexiblen Seidengewebe und der Grenzfläche zwischen Luft und Wasser. Die Verankerung an den Wasserpflanzen sorgt zusätzlich dafür, dass die Luftkammer nicht einfach nach oben entweicht.
Ganz ohne Grenzen ist dieses System jedoch nicht. Je tiefer die Glocke liegt, desto stärker wird die eingeschlossene Luft zusammengedrückt. Auch die Stabilität des Seidennetzes setzt der Konstruktion Grenzen. Die Wasserspinne kann ihre kleine Unterwasserwelt deshalb nicht beliebig tief unter der Oberfläche errichten.
Warum der Wasserspinne der Sauerstoff unter Wasser nicht ausgeht
Auf den ersten Blick scheint das Prinzip der Taucherglocke einfach. Die Spinne bringt Luft unter Wasser und atmet sie dort ein. Doch damit allein wäre ihr Leben unter der Oberfläche nur eine Frage der Zeit. Irgendwann müsste der Sauerstoff in der eingeschlossenen Luft verbraucht sein. Genau hier zeigt sich, wie raffiniert die Konstruktion der Wasserspinne tatsächlich ist. Ihre Taucherglocke funktioniert nicht wie ein abgeschlossener Lufttank, sondern steht über ihre Oberfläche ständig mit dem umgebenden Wasser in Verbindung. Denn auch im Wasser ist Sauerstoff gelöst. Sobald die Spinne in ihrer Glocke atmet, sinkt dort die Sauerstoffkonzentration. Dadurch entsteht ein Konzentrationsgefälle zwischen der Luft in der Glocke und dem Wasser außerhalb. Sauerstoff kann aus dem Wasser in die Luftkammer übertreten, während gleichzeitig Kohlendioxid aus der Glocke ins Wasser gelangt. Auf diese Weise wird die Luft in der Taucherglocke nicht einfach aufgebraucht, sondern fortlaufend mit Sauerstoff aus der Umgebung versorgt.
Dieses Prinzip wird als physikalische Kieme bezeichnet. Die Spinne selbst besitzt dabei weiterhin normale Atmungsorgane für Luft. Nicht ihr Körper übernimmt den Gasaustausch mit dem Wasser, sondern die von ihr gebaute Luftkammer. Ihre Seidenkonstruktion schafft damit eine Art künstliche Kieme, die es ihr ermöglicht, den im Wasser gelösten Sauerstoff zu nutzen, ohne selbst Kiemen entwickeln zu müssen. Wie leistungsfähig dieses System ist, zeigen Untersuchungen an der Wasserspinne. Unter geeigneten Bedingungen kann der Sauerstoff, der aus dem Wasser in die Glocke gelangt, einen erheblichen Teil ihres Bedarfs decken. Dadurch muss sie nicht ständig zur Oberfläche zurückkehren. Untersuchungen zufolge kann sie mehr als einen Tag in ihrer Taucherglocke bleiben, ohne die Luft vollständig erneuern zu müssen. Unter günstigen Bedingungen kann dieser Zeitraum noch länger sein.
Wie lange die Spinne tatsächlich in ihrer Glocke bleiben kann, hängt unter anderem von ihrer Größe, ihrem Sauerstoffbedarf und den Bedingungen im Wasser ab. Entscheidend ist jedoch, dass ihre Taucherglocke keine luftdichte Kammer ist, sondern eine erstaunliche Schnittstelle zwischen zwei Lebensräumen. Außen befindet sich das Wasser, innen die Atemluft der Spinne. Dazwischen sorgt die Physik dafür, dass der Sauerstoff ständig nachgeliefert werden kann.
Warum die Taucherglocke trotzdem irgendwann schrumpft
So ausgeklügelt die Taucherglocke auch ist, ganz unabhängig von der Wasseroberfläche wird die Wasserspinne dadurch nicht. Der Grund liegt unter anderem im Stickstoff. Normale Luft besteht zu einem großen Teil aus diesem Gas, und auch der Stickstoff in der Taucherglocke steht ständig mit dem umgebenden Wasser in Kontakt. Mit der Zeit kann deshalb Stickstoff aus der Luftkammer ins Wasser diffundieren. Anders als der Sauerstoff wird dieser Verlust nicht in gleicher Weise aus dem Wasser ersetzt. Die Folge ist, dass die Taucherglocke langsam an Volumen verliert.
Irgendwann muss die Spinne deshalb wieder zur Oberfläche aufsteigen, um neue Luft zu holen und ihre Kammer aufzufüllen. Die Taucherglocke selbst bleibt dabei erhalten. Sie muss lediglich mit frischer Luft ergänzt werden. Dadurch kann die Wasserspinne lange unter der Oberfläche bleiben, ohne ständig auftauchen zu müssen. Selbst den Winter kann sie in ihrer Taucherglocke verbringen, während die Wasseroberfläche gefroren ist. Für längere Zeiträume muss sie also nicht einmal eine eisfreie Oberfläche erreichen.
Unter Wasser wird aus der Spinne eine Jägerin
Die Taucherglocke ist für die Wasserspinne weit mehr als eine Atemkammer. Von hier aus geht sie auf die Jagd und kehrt mit ihrer Beute wieder in die geschützte Luftkammer zurück. Ein klassisches Radnetz, wie es viele Spinnen an Land bauen, wäre unter Wasser allerdings wenig hilfreich. Stattdessen spannt die Wasserspinne feine Seidenfäden zwischen den Wasserpflanzen. Sie bilden ein empfindliches Netz aus Sensoren, das selbst kleinste Bewegungen in der Umgebung registriert. Schwimmt ein kleines Tier dagegen oder berührt es einen der Fäden, entstehen Vibrationen, die die Spinne wahrnehmen kann. Dann verlässt sie ihre Glocke, macht sich auf die Suche nach der Beute und greift zu. Auf ihrem Speiseplan stehen unter anderem kleine Krebstiere, Wasserasseln und Insektenlarven. Hat sie ein Beutetier ergriffen, zieht sie es zurück in die Taucherglocke, wo sie es in Ruhe fressen kann.
Das ist mehr als eine Frage der Bequemlichkeit. Spinnen verdauen ihre Nahrung außerhalb ihres Körpers. Sie geben Verdauungsflüssigkeit in die Beute ab, lösen deren Gewebe auf und nehmen die verflüssigte Nahrung anschließend auf. Für diesen Vorgang bietet die Luftkammer einen geschützten und trockenen Ort. Doch die Taucherglocke dient nicht nur der Jagd und Verdauung. Auch die Fortpflanzung findet dort statt. Weibchen nutzen größere Glocken für die Eiablage und ziehen ihren Nachwuchs darin auf. Damit wird die Taucherglocke zum Mittelpunkt des gesamten Lebens der Wasserspinne. Was als einfache Luftkammer beginnt, ist zugleich Atemraum, Versteck, Speisekammer und Kinderstube.
Eine Spinne, die sich ihre eigene kleine Welt gebaut hat
Die Wasserspinne hat keinen Körper entwickelt, der Wasser wie eine Kieme durchfiltern kann. Statt ihre Atmung grundlegend zu verändern, hat sie einen anderen Weg gefunden. Sie nimmt Luft mit unter die Oberfläche, hält sie mit ihren feinen Haaren am Körper fest und baut daraus mit ihrer Seide eine größere Luftkammer. In dieser selbst geschaffenen Welt kann sie leben, jagen, ihre Beute fressen und sogar ihren Nachwuchs aufziehen. Gleichzeitig nutzt sie den im Wasser gelösten Sauerstoff, um ihre Luftkammer immer wieder mit frischem Sauerstoff zu versorgen. Damit hat die Wasserspinne etwas geschafft, das zunächst kaum vorstellbar klingt. Ein Tier, dessen Atmung eigentlich auf atmosphärische Luft angewiesen ist, verbringt fast sein gesamtes Leben unter der Wasseroberfläche. Es musste dafür weder Kiemen entwickeln noch seinen Körper vollständig an das Leben im Wasser anpassen. Stattdessen hat es sich unter Wasser eine eigene kleine Atmosphäre geschaffen.
Vielleicht liegt genau darin das eigentlich Faszinierende an dieser Spinne. Sie hat die Grenze zwischen Land und Wasser nicht dadurch überwunden, dass sie ihre Atmung völlig verändert hat. Sie hat die Bedingungen um sich herum verändert und sich damit einen Lebensraum geschaffen, der für die meisten ihrer Verwandten unerreichbar bleibt. Aus Luft, etwas Seide und den physikalischen Eigenschaften des Wassers entsteht eine kleine Welt, in der eine Spinne dort leben kann, wo sie eigentlich nicht atmen könnte. Diese Spinne hat nicht gelernt, unter Wasser zu atmen. Sie hat sich eine Welt gebaut, in der sie es gar nicht muss.