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刘杰：神秘的洞穴蜘蛛
它长期处于黑暗的洞穴中，却不敢花太多时间睡觉
洞穴蜘蛛作为洞穴生态系统中的顶级捕食者，有着极高的物种多样性。科学家研究了洞穴蜘蛛“抱团装死”的奇特行为，成功总结出它们的“作息规律”，由于食物匮乏和种间竞争激烈，这些蜘蛛甚至“不敢”花太多时间睡觉……
演讲者：刘杰 湖北大学资源环境学院教授
演讲时间：2023年9月25日 奇妙远征 | 格致论道·湾区第25期
蛛毒主要针对昆虫这样微小的动物，毒性对人类而言可以忽略不计。
像我经常被大蜘蛛咬，但还是好好地站在这里。
大家好，我是来自湖北大学的刘杰，非常高兴能在这里跟大家分享我们在蜘蛛方面的研究。
首先请大家做一个选择题，大家觉得图中的哪个节肢动物不是蜘蛛？
我听到好像从A到F都有同学选，是不是看上去像是蚂蚁、枯枝甚至是一坨鸟粪？然而正确答案是--它们都是蜘蛛。是不是很意外？这些稀奇古怪的家伙竟然全部都是蜘蛛（A-F分别为尾园蛛、刺客蛛、弓长棘蛛、诈瘤蟹蛛、蚁蛛、双峰尾园蛛）。
有同学可能会问，它们凭什么都是蜘蛛？主要凭两个特征：第一，所有蜘蛛都有如图所示的这个结构，这个结构主要位于其腹部末端，我们称之为纺器，它是蜘蛛纺丝的主要器官。
第二，所有雄蛛在成熟之后触肢器末端都会膨大，这是雄蛛交配和传输精子的唯一器官。
同学们如果有机会去野外，只要谨记上述两个主要特征，无论它是在模仿什么，我们都能轻易而准确地鉴定它是蜘蛛。
我想同学们可能更想知道它们是哪种蜘蛛，但这个问题不好回答。为什么呢？因为蜘蛛在长达几亿年的漫长演化过程中，已演化出了结网型、游猎型、狩猎型，甚至水栖型、穴居型、社会型等多种生态功能型，分布于陆地生态系统的各个角落。
截止目前，全球已报道蜘蛛5万余种，中国已记录蜘蛛5000余种。如此多的种类要怎么鉴定？这个时候就需要蜘蛛分类学工作者出马了，而我就是干这行的。
因为个子高，所以做巨蟹蛛
我从2006年开始从事巨蟹蛛科蜘蛛分类学研究。当年我到中国科学院动物研究所读博士，我的导师李枢强研究员第一眼看到我的时候就说：“好家伙！你长得人高马大，应该不用担心被大蜘蛛咬，你就做巨蟹蛛吧！”因为长得高，我就和巨蟹蛛结下了不解之缘。
在蜘蛛目里，截止目前已报道的个体最大的巨大巨蟹蛛,就属于巨蟹蛛科。它的步足展开比我的手掌还要大，长达300毫米。
蜘蛛分类三部曲分别是野外采集、室内鉴定、物种发表，其中野外采集是重中之重。对于我们蜘蛛分类学工作者而言，“蜘蛛标本等同于我们的生命”，这句话一点也不夸张。
由于巨蟹蛛是夜行性的，所以我们通常在夜晚、在漆黑的洞穴，或者是在生物多样性极高的热带雨林里面采集,常常要和蜈蚣、蚂蟥甚至是蛇打交道，野外露营也是家常便饭。虽然野外采集很辛苦，但是我们的毕业生回忆最多的也是这段难忘的经历。
标本采集回来之后，我们就要对它做鉴定。那么如何鉴定呢？大家都知道，物种的定义是生殖隔离，那两个不同物种的生殖器官显然不同。所以当我拿到一个巨蟹蛛标本时，要将其生殖器官和其他已发表的1000余种巨蟹蛛的生殖器官做比对。如果发现它是一个新种，我们还要准确、科学而美观地呈现它们生殖器官的手绘图或者是照片。
截止目前，我们实验室已经发表巨蟹蛛科新种200余种。尤其是2023年初，我们在Megataxata上一次性发表了巨蟹蛛科拟遁蛛属的99个新种，将该属由巨蟹蛛科第三大属推动到第一大属，使其成为蜘蛛目里的第十二大属。
为什么在洞穴里生活还有感光能力？
我们在长期从事洞穴巨蟹蛛分类的过程中发现，很多洞穴蜘蛛的眼睛已经完全丧失，身体白化，步足变长，这些典型的洞穴适应性特征引起了我们极大的兴趣。因此，我们实验室从2018年开始从事洞穴蜘蛛的适应性演化方面的研究。
洞穴因其恒黑、恒湿、恒温的极端环境特点，成为了研究动物与环境适应性演化的天然实验室。
过去，科学家们已经在洞穴鱼类、昆虫类等众多种群中做了大量开创性研究。
洞穴蜘蛛作为洞穴生态系统中的顶级捕食者，物种多样性极高，但是在这方面的研究还比较薄弱。
我们首先关注的是洞穴蜘蛛的视觉传导系统。简单一点讲，就是探究长期生活在黑暗生境下的这些无眼洞穴生物是不是真的瞎了，或者瞎到什么程度。
近年来，一些洞穴甲虫、洞穴甲壳等的报道频繁提到：这些无眼的洞穴动物仍然能够感受到光。为什么？它背后的驱动力是什么？
截止到目前，对这种现象的解释有两种假说。
第一种假说是中性进化假说，该假说认为感光能力没有任何生物学功能。之所以保留感光能力，是因为这些动物进洞的时间不够长，属于遗传残留。
第二种假说是自然选择假说，该假说认为感光能力具有重要的生物学意义，比如栖息地选择、躲避天敌等。就算给洞穴动物1亿年、2亿年，只要这种动物不灭绝，它的感光能力就会仍然保留。
洞穴无眼蜘蛛属于什么情况，又支持哪种假说呢？我们选择了我国云贵高原洞穴蜘蛛生物多样性最高的小弱蛛属作为研究对象。
我们首先选取了5种仅分布于洞口的小弱蛛，简称为洞口小弱蛛；还选取了5种仅分布于洞内的小弱蛛，这些小弱蛛要么眼睛完全丧失，要么眼睛极度退化为了白点，简称为洞内小弱蛛。我们就对这10种小弱蛛展开了实验。
我们设置了一个如图所示的简单实验装置，将收纳盒分为亮室和暗室。每一种蜘蛛做2种处理，一种是放在洞口生境，一种是放在洞内生境。实验结果显示，这10种蜘蛛里，所有放在洞口生境的蜘蛛都选择了暗室，而所有放在洞内生境的蜘蛛随机选择了亮室和暗室。
实验结果清晰地证实了这10种小弱蛛仍然保留着感光能力，呈现典型的避光反应,即使是其中的5种无眼洞内小弱蛛也是如此。
这是为什么？长期的野外采集经历让我们知道，洞内的小弱蛛对水分的要求非常高。所以我们的第一反应就是，这种感光能力的保留很可能是为了避免洞内蜘蛛往洞口迁移。
于是为了验证这个假设，我们又做了存活率实验。我们选取了2种洞内小弱蛛和2种洞口小弱蛛，在生境上做了2种处理，一个是洞口，一个是放在洞内。在给水上也做了2种处理，一个给水，一个不给水。
实验结果清晰地显示出，2种洞内小弱蛛处在洞口不给水的情况下，它们的存活率会急剧下降，个别物种甚至会全部死光。而在做其他处理的情况下，它们的存活率没有任何变化，仍然是100%。
这个结果很典型地暗示了这种洞内小弱蛛保留感光能力，很有可能就是为了避免洞内小弱蛛向洞口干燥致命的环境迁移。实验结论支持了自然选择假说。
不但没有瞎，而且不能瞎
同学们可能会问，洞内小弱蛛是不是通过其他感受器官，比如感温、感湿的器官来分辨洞口和洞内呢？
这种可能性是有的。但是我们首先可以排除温度。因为洞口的温度会随着昼夜和季节的变化而改变，有时候比洞内高，有时候比洞内低。所以洞内小弱蛛不太可能通过感温分辨洞口和洞内。
但是湿度是完全有可能的，因为洞口的湿度稳定地低于洞内的湿度。
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