蜘蛛生活史及利用和保护

１蜘蛛生活史及利用和保护（罗雷农学与生物科学学院生物科学2班2010161228）【摘要】动物界（Animalin）节肢动物门（Arthropodn）蛛形纲（Arachnidu）蜘蛛目（Arameae）的所有种通称蜘蛛。蜘蛛分布广泛。本文综述了蜘蛛的形态学、发育学、生理学和生态学的诸方面。讨论了蛛丝的形成和性能。对蜘蛛的保护有着重要的生态学(特别是农田生态学)、材料学和医用价值。【关键词】蜘蛛生活史形态学发育学利用保护1.前言蜘蛛（Arameae）是动物界（Animalin）节肢动物门（Arthropodn）蛛形纲（Arachnidu）蜘蛛目（Arameae）所有种的通称。其亚目有：中纺亚目(有1科，共20种)，后纺亚目（约科，近4万种）。后纺亚目又分为：原蛛下目（约14科，1500余种），新蛛下目（约93科，3800余种）蜘蛛是动物界除昆虫以外分布最广的动物之一。据文献记载，全世界的蜘蛛已知约4万种，中国记载约3000种(截至2007年11月）。除南极以外，全世界的陆地上均有分布，下至海平线之下，上至海拔5000米的高山，都有它的存在。蜘蛛主要由头胸部和腹部组成许多，8条腿。是农林业害虫的天敌，在生物防治中起着重要作用，保护和利用蜘蛛有重要意义。蛛丝具有独特的物理性质，高强度、高弹性、高韧性等又使得蛛丝成为很好的材料。在科技、国防、工业等领域有着重要作用。2.形态学2.1.体型一般蜘蛛体长0.05毫米到60毫米不等。也有较大的，如捕鸟蛛，大如拳头，世界上捕鸟蛛是格莱斯捕鸟蛛（Theraphosablondi）的雌蛛，重达135克，体长10厘米，展肢可达25厘米。它们生活在拉丁美洲的热带雨林中，有时捕食蛙类、蜥蜴或其它小型哺乳动物。而最小的蜘蛛是施展蜘蛛，生物学家曾在西萨摩尔群岛采到一只成年雄性展蜘蛛，体长只有0.043厘米，还没有印刷体文字中的句号那么大。2.2.外部结构蜘蛛体外被几丁质外骨骼，身体明显地分为头胸部及腹部两部分，二者之间由腹柄相连接，腹柄，是由第一腹节（或第七体节）演化而来，它使得蜘蛛的腹部可以任意活动，更好２地抽丝。2.2.1.头胸部头胸部前端通常长有8只复眼（也有6只、4只、2只、0只的），排成2～4行。蜘蛛只有单眼，没有复眼。头胸部是有附肢6对，第一二对属头部附肢。其中，第一对为螯肢，多为2节，基部膨大部分为螯节；端部尖细部分为螯牙，牙为管状，螯节内或头胸部内有毒腺，其分泌的毒液即由此导出。第二对附肢称为脚须，形如步足，但只具6节，基节近口部形成颚状突起，可助摄食，雌蛛末节无大变化，而雄蛛脚须末节则特化为生殖辅助器官，具有储精、传精结构，称触肢器。第三至六对附肢为步足，由7节组成，末端有爪，爪下还有硬毛一丛，故适于在光滑的物体上爬行。2.2.2.腹部蜘蛛腹部不分节，内有消化系统、心脏、生殖器官和丝腺，兼具有书肺及气管。但直颚亚目只有书肺，合颚类仅具有气管。消化系统主要有相关神经和消化道。消化道分为前肠、中肠合后肠三部分组成，前肠包括口、咽喉、食道及吮吸胃。后肠是排泄物汇集的地方。3.生活习性蜘蛛多以昆虫、其它蜘蛛、多足类为食，也有部分蜘蛛以小型动物为食。蜘蛛是食肉性动物。3.1分类3.1.1结网性蜘蛛和徘徊性蜘蛛结网性蜘蛛的最主要的特征结网行为，网是它捕食和生活的场所。徘徊性蜘蛛则不结网，而是四处游走或就地伪装来捕食猎物。3.1.2.游猎型蜘蛛和定居型蜘蛛游猎型蜘蛛到处游猎，捕食，居无定所，完全不结网，不挖洞，不造巢，主要有鳞蛛科、拟熊蛛科和大多数狼蛛科等。定居型蜘蛛又分为：结网性的、挖穴性的、筑巢性的，有着固定的住所，如壁钱蛛、类石蛛等。蜘蛛似乎很懂礼貌，凡独立生活者，个体之间都保持有一定的间隔距离，互不侵犯。蜘蛛也是残忍的动物，有些种类的雌蜘蛛在交配后会把雄蜘蛛吃掉，有的幼蛛甚至会把它的母亲当做食物吃掉。4.生长发育和繁殖4.1交配在交配前，雄蛛织一精网，从生殖孔产一滴含精子的液体到精网上，然后把精子吸入触肢器内。３多数雄蛛在交配时用左须肢插入雌蛛生殖板上的左侧开孔，右肢插入右侧孔。精子入生殖板后，移入与输卵管相通的受精囊，卵通过输卵管至生殖孔排出的过程中即受精。有的雄蛛于交配后将交接器再充以精液，并与同一雌蛛再次交配。交配后，有些种类的雄蛛在雌蛛生殖板上涂一种分泌物(生殖栓)，阻止雌蛛再交配。4.2.产卵交配后，雌蛛会用丝织一个卵袋，将受精卵产于卵带内，一个卵袋可能有几百到几千个卵，有的蜘蛛产数个卵袋，但其中含卵数一次比一次少，卵袋常附在网上（结网性蜘蛛），或产于石下、叶面上，也有随身携带的（如狼蛛），有的雌蛛有护卵行为。4.3.发育4.3.1.胚胎发育对于蜘蛛卵的发育，许多研究者研究了许多种蜘蛛的生活史和胚胎发育。大致可以总结到以下结论：①温度影响蜘蛛的胚胎发育历期[1,2]；②从受精卵到幼株孵化的发育温度都在0℃以上，孵化率最高的温区是在25℃左右；③胚胎发育对温度的依赖性受滞育的控制与其它环境相比，胚胎发育受温度影响最显着[3]；蜘蛛的前幼蛛和幼蛛龄期数随种类的不同而不同，许多蜘蛛有2个前幼蛛阶段和1个幼蛛期【4】。4.3.2.幼蛛时期蜘蛛一般蜕皮6～8次就成熟，有的在孵出前已蜕皮1～2次了。蜘蛛的蜕皮次数随蛛体大小、环境因素和休眠状态有关。事物量得丰富与否，与蜘蛛个体大小及蜕皮次数呈正相关性，食物量影响着幼蛛的蜕皮次数及发育期。Dcevey（1949）用红斑毒蛛（Lairdeciusmacins）做食物实验，他认为，蜘蛛发育至成蛛所需要的蜕皮次数随捕食率而变化，捕食量越大，蜕皮次数越少；捕食量越小，蜕皮次数越大；食物种类不同，蜘蛛的发育历期和蜕皮次数也不同[5]。在适宜条件下，温度和湿度是影响蜘蛛幼蛛龄期和发育历期的主要因素。一般情况下，在适宜温区内，随温度的升高，发育率增加，发育历期缩短，蜕皮次数随之减少[1,6]。4.3.3.成蛛和成熟蜘蛛一般在最后一次蜕皮后性发育成熟而进入成蛛阶段，特别对雄蛛来说更是如此。在人为强制状态下雄蛛会很快转移精液，进行交配。但雌蛛的性成熟在很大程度上决定于环境条件。处于滞育状态的雌蛛在最后一次蜕皮和性成熟之间存在一个滞育阶段。一般雄蛛先于雌蛛成熟，寿命也短于雌蛛。蜘蛛可以活几年，甚至20年。通过一些研究者对蜘蛛的研究可以总结出以下两个结论：４①如果雄蛛生活史较短，那么同胞雌雄蜘蛛之间就不能交配，而此时的雄蛛只能与前期发育成熟的异胞雌雄蜘蛛交配[5，7]。也就是说，雌雄蜘蛛一旦离开卵袋而扩散，在很大程度上本身就排除了同胞交配的可能性。雄蛛比雌蛛早熟也是雄蛛竞争交配的结果。②一般情况下，自然界中的雄蛛少于雌蛛[2,8,9]。造成这种结果的原因有二：雄蛛寿命短，交配后死亡；有些种类的雄蛛在交配后被雌蛛所食。5.蛛丝5.1.蛛丝的形成蛛丝是从纺织器出来的，纺织器通常位于腹部后部。纺织器内部有不同的腺体，这些腺体分别具有不同的功能，能分泌出不同性能的蛛丝。蛛丝在丝腺里以液体的形式存在，由纺织器引出后液体丝遇空气后变成固体丝，再由蜘蛛牵引成细细的丝。如大腹圆珠的腹部有七种腺体，可分为大囊状腺、小囊状腺、葡萄状腺、梨状腺、管状腺、鞭毛状腺、集合状腺。这些腺体分别具有不同的功能，其大囊状腺分泌出牵引丝、放射状丝，构成蜘蛛的骨架的框丝；小囊状腺分泌出牵引丝、框丝；葡萄状腺分泌出捕获丝；管状腺分泌出包卵的卵茧丝；鞭毛状腺分泌出蜘蛛网的横丝；梨状腺分泌出附着盘；集合状腺分泌出横丝表面的粘性物质[10]。5.2.化学结构与力学性能蛛丝的主要化学成分是蛋白质，其基本组成单位是氨基酸。不同种类的蛛丝氨基酸组成有很大差异[10,11]。通过对蛛丝的分子结构研究表明：蛛丝的分子结构为ß––折叠链，分子链沿着纤维轴线的方向呈反向平行排列，相互间以氢键结合，形成折曲的栅片，其多肽链排列整齐、密集形成结晶区，栅片间为非结晶区，由于结晶区的多肽分子间以氢键结合，因而分子间作用力很大，沿着纤维轴线方向排列的结晶区的结构使得纤维在外力作用时有较多的分子链能承受外力作用，故蛛丝具有高强度；另一方面，非结晶区分子链呈ß转角状，当收到拉伸时可能形成ß转角螺旋，从而赋予了蛛丝良好的弹性[10,11]5.3.蛛丝力学性能蛛丝是一种特殊的蛋白纤维，是天然的高分子纤维和生物材料。它具有高强度、高弹性、柔韧性、生长度和抗断裂等优异性能，以及比重小、较耐紫外线、生物可降解等优点，其优异的综合性能是包括蚕丝在内的天然纤维和合成纤维所无法比拟的。然而蛛丝又具有蚕丝般的光滑闪亮，柔软，且较耐高温和低温[12]。蛛丝又具有特殊的溶解性，它所显示的橙黄色遇碱加深遇酸褪色，不溶于稀酸、稀碱，仅溶于浓硫酸、溴化钾、甲酸等，并且对大部分水解蛋白酶具有抗性[12]。根据科学实验表明，一束蛛丝组成的绳子强度是相同粗细的不锈钢丝的强度的5至6倍。一条直径只有万分之一毫米的蛛丝，需要伸长两倍才被拉断。５5.4蛛丝的力学应用由于蛛丝具有的这些力学性能使得它有了很大的应用前景，在不久的将来，蛛丝将会在科技、国防、工业等领域得到重要应用。6.蜘蛛的有关利用和保护6.1.生物防治人类对于害虫的防治已有很久的历史了，随着化学农药的泛滥，生态环境遭到了破坏，环境污染日益严重，超级害虫不断产生，化学农药的弊端而已暴露。近几年来，随着可耻速发展的提出，信息技术的发展和一些高新技术的产生，害虫的防治也有了新的突破，生物防作为新兴的害虫防治方法，也得到了一定的突破。而蜘蛛是许多害虫的天敌，在生物防治方面起着很重要的作用[13]。许多研究员也对蜘蛛的生物防治方面做了一些研究[14,15,16,17]，6.2.医疗卫生蜘蛛也有很好的药用价值，在很多医学著作上都有蜘蛛的药效及药物用途，蜘蛛的整体和蜘蛛网都有着独特的要有价值。蛛丝在医学和保健方面也有广泛用途。蛛丝是天然蛋白质产品，与人体有着酒量好的兼容性，因而可用作高性能的生物材料，如人工关节、人造肌腱、韧带、假肢、组织修复、神经外科和眼科等手术中的可降解的超细伤口缝线等产品[12]。6.3.蜘蛛的保护蜘蛛作为动物界除昆虫以外分布最广的动物之一，在生态群落中有着很大的调节作用（特别是农林业生态群落中），在生物防治和医疗卫生方面有着广泛的用途。而蜘蛛丝又具有高强度、高韧性、高弹性、比重小、较耐紫外线、生物可降解等优点，其优异的综合性能是包括蚕丝在内的天然纤维和合成纤维所无法比拟的。在科技、国防、工业等领域有着相当大的发展前景。蜘蛛有着如此优异的性能和广泛的用途，使得蜘蛛的重要性日益突出，化学农药的泛滥，生态环境的破坏，严重威胁着蜘蛛的生存，对于蜘蛛的保护成了必然。许多研究员已意识到了这一点，已提出了一些保护措施[13,14]。7.结语目前，科学界对蜘蛛的了解还不够深刻，因而对蜘蛛的应用也是停步不前的，有关蛛丝为何具有高强度、高弹性、高韧性等特性，还需要经一步研究。蛛丝的生产主要依靠于饲养蜘蛛来抽丝，而蜘蛛具有同类相食的天性，不像家蚕那样可以群体饲养，导致蛛丝的生产不能推广而得不到从分应用。许多研究员结合现代基因工程技术想将蜘蛛的丝蛋白基因提取出来移植到哺乳动物或细菌体内，从而生产出丝蛋白，再借助特殊的纺织技术制成人造蜘蛛丝。但重组产物与天然纤维在分子构型上只有一定程度的相似性,表达的丝蛋白一般还不具有分子取向,还不能够模拟蜘蛛丝的纤维化过程,将人工丝蛋白制成具有天然丝纤维特性的人工丝还处在摸索阶段,人工抽丝存在相当的困难。６应用现代生物技术和高分子物理化学手段对蜘蛛丝的本质进行研究,具有重要的理论和实际意义。作者认为应进行以下几个方面的研究:(1)加强对蜘蛛丝基础科学的研究:弄清蜘蛛丝蛋白的基因、调控机理,以及蜘蛛丝蛋白的组成,及其具有各种性能的分子机理。(2)进行蜘蛛丝的人工合成与改造的研究:蜘蛛丝的生物降解性适用于手术缝合线、组织工程的搭架等生物材料的开发,高韧度适用于防弹衣的开发,因此,人类可以通过合成手段,设计、表达以及人工纺丝,通过对特性的检验,人工合成出以蜘蛛丝为基础具有不同用途的最佳材料。(3)合成蜘蛛丝蛋白表达系统的选择:寻找多种高效表达人工丝蛋白的宿主系统,现在科学家们已经在寻找新的