Spider’s Adhesion (SpiA) Charakterisierung der ökologischen Nische cribellater und ecribellater Spinnen anhand der Funktion und Evolution ihrer Fangfäden

• Antragstellerin: Dr. Anna-Christin Joel
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Biochemie und Physiologie der Tiere ; Biomaterialien
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406021806

Spinnen sind bedeutende Prädatoren, heimisch in fast allen Habitaten der Erde. Aktuelle Hochrechnungen gehen davon aus, dass Spinnen pro Jahr 400-800 Millionen Tonnen Beute verzehren, davon über 90% Insekten. Eine Verbreitung der Insekten wie zum Beispiel während der Oberkreide führte entsprechend auch zu der Verbreitung der Spinnen und ein evolutionäres Wettrüsten zwischen Insekten und Spinnen zu der aktuell hohen Diversität beider Klassen. Diese Diversität spiegelt sich auch in den verschiedenen Taktiken wieder, mit welcher unterschiedliche Spinnenarten ihre Beute fangen. Die Familie der Araneoidae überzieht ihre Fangfäden zum Beispiel mit einem Kleber, wohingegen die polyphyletische Gruppe der cribellate Spinnen Nanofasern als Fangfäden nutzen. Es wird angenommen, dass cribellate Fäden den ancestralen Zustand darstellen, während klebrige Fangfäden sich aus diesen entwickelt haben. Was die Evolution einer klebrigen Komponente vorangetrieben hat und welche ökologischen Nischen von Spinnen mit verschiedenen Fangfadenarten heutzutage besetzt werden, und damit die Koexistenz dieser ermöglicht, wird seit Jahren diskutiert, ohne wirklich neue Erkenntnisse zu gewinnen. Bisherige Studien fokussieren sich allerdings auch hauptsächlich auf den Einfluss der klimatischen Umgebungsbedingungen und vernachlässigen biotische Faktoren, wie die Interaktion der Seide mit der Insektenoberfläche. Diese hat allerdings als Kontaktfläche einen großen Einfluss auf die Adhäsionskraft. Die Kutikula von Insekten ist von einer viskosen Wachsschicht bedeckt, welche aus Kohlenwasserstoffen besteht. Diese dient dem Verdunstungsschutz sowie der inter- und intraspezifischen Kommunikation. Eine aktuelle Studie von mir zeigt allerdings, dass cribellate Fangfäden diese viskose Schicht zu ihrem eigenen Vorteil nutzen und ihre Nanofasern in die Kutikula ihrer Beute einbetten. Dies erhöht die Adhäsionskraft um ein Achtfaches.Vor diesem Hintergrund möchte ich in diesem Projekt, SpiA, untersuchen, welchen Einfluss die Oberflächenchemie und -morphologie der Beuteinsekten auf die Adhäsionskraft verschiedener Fangfadenarten ausübt (biotische Faktoren) und wie sich klimatische Bedingungen auf diese Interaktion auswirkt (abiotische Faktoren). Die Erkenntnisse und Hypothesen dieser Laborversuche werden mit realen klimatischen Optima der untersuchten Arten, sowie modellierten klimatischen Nischen und der realen Verteilung der verschiedenen Fangfadenarten in ausgewählten Habitaten zu überprüft. Damit ermöglicht mir SpiA die Frage zu beantworten, mit welchen jeweiligen Selektionsvorteilen die verschiedenen Fangfadenarten heute nebeneinander existieren können und inwieweit ein evolutionäres Wettrüsten zwischen Insekten und Spinnen die Evolution verschiedener Fangfadenarten vorangetrieben hat.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen