Wie viel Energie verbraucht eine kleine Spinne pro Tag, nur um darauf zu warten, dass ihr Netz vibriert?

Grob gesagt könnte ein kleiner, komplexer elektronischer Schaltkreis oder IC bei einem Strom von etwa 1 µA ( z 3 × 10 − 6 Watt, und das wird in rund umgerechnet 2.5 × 10 − 6 kcal/Stunde bzw 62 × 10 − 6 kcal/Tag.

Ich nehme an, man könnte das 62 Mikrokcal/Tag oder 62 Millikalorien/Tag nennen.

Eines Tages bemerkte ich in meinem Haus eine kleine Spinne, die in ihrem kleinen Netz saß, und behielt sie im Auge. Nach mehreren Wochen des Beobachtens hatte ich nichts gesehen. Ich habe das Web leicht gestört und es hat reagiert. Es lebte noch.

Frage: Mich würde interessieren, wie viel Energie eine kleine Spinne ungefähr braucht, um zu sitzen und zu warten. Könnte man das grob als den Grundumsatz der Spinnen bezeichnen ? Es könnte für jede kleine Spinne sein, die einen Großteil ihrer Zeit damit verbringt, auf Beute zu warten. Solange eine ungefähre Größe oder Masse verfügbar ist, könnte diese in kcal/Tag/kg oder einer ähnlichen Einheit ausgedrückt werden.

Ich habe in dieser Antwort über Kleibers Gesetz gelesen , aber ich glaube nicht, dass es sich auf kleine Spinnen erstrecken soll.

Anmerkung: Ich frage nur nach dem Energieverbrauch während der Ruhephasen. Natürlich kann die Spinne tagsüber das Netz pflegen, Beute fangen oder fressen, aber es ist die tägliche Ruherate des Energieverbrauchs , nach der ich frage.

Antworten (2)

Kurze Antwort
Ungefähr 240 J täglich.

Hintergrund
Ballesteros et al. (2018) modellierten Grundumsatzraten von Insekten. Sie rechneten damit, dass Endothermen wie Insekten grundsätzlich Energie verbrauchen, die direkt mit der Anzahl der Zellen korreliert, die linear mit ihrer Körpermasse korreliert. Sie überprüften ihr Modell mit experimentellen Daten von Chown et al . (2007) (Abb. 1).

Anerkennend, dass Spinnentiere keine Insekten sind, sondern dass beide Arthropoden sind , nehmen wir eine mittelgroße Netzspinne wie die Schwarze Witwe mit einem Gewicht von 1 g . Daraus ergibt sich ein Grundumsatz von 10 J/h bzw. 240 J/Tag. Angesichts der linearen Korrelation zwischen Energieverbrauch und Masse verbraucht jedoch eine Zwergspinne mit einem Gewicht von 1 mg 1000-mal weniger und ein Goliath-Vogelfresser mit einem Gewicht von fast 200 g 200-mal mehr.

Um die Einheit für die Schwarze Witwe auf eine Wattskala umzurechnen, erhalten wir 1 J/s, was 1 W entspricht , also entspricht 1 J/h etwa 0,3 mW.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein
Abb. 1. Grundumsatz von Insekten. Daten von mehr als 300 Arten wurden von Chown et al . (2007) . Quelle: Ballesteros et al. (2007)

Referenzen
- Ballesteros et al ., Sci Rep (2018)
- Chown et al. , BES (2007); 21 (2): 282-90

Wow, alle möglichen Leckereien hier; vielen Dank für die fundierte Antwort!
@uhoh - danke! Möglicherweise möchten Sie jedoch bei Bedarf die Mathematik überprüfen - ich bin nur Biologe und Ihr Beitrag scheint einige Kenntnisse in Mathematik auszustrahlen :) Ich habe meine Quellen hinzugefügt, das sollte also funktionieren. Beifall.
Eine Biene verbraucht an einem anstrengenden Tag vielleicht 100-mal mehr als eine Spinne, daher wären einige zusätzliche Grafiken hilfreich. Denken Sie auch daran, dass eine Spinne bei 12 ° C viel weniger verbraucht als bei 25 ° C ... Im Wesentlichen können Sie ihren Energiebedarf anhand der Masse ihrer Nahrung abwägen, indem Sie ihre Misthaufen zählen. Sie können je nach Art jedes Jahr mit etwa dem 5- bis 10-fachen ihrer Körpermasse am Leben bleiben, und sie bekommen im Allgemeinen alle paar Tage einen Fang, sodass sie in den Modus mit niedriger Wattzahl oder in den Modus mit hoher Wattzahl wechseln können, wo der Modus mit hoher Wattzahl viel produziert von Webreserven und Bruten.
@com.prehensible - Die Antwort bezieht sich nur auf den Grundumsatz, gemäß der Frage und wie im Haupttext der Antwort erwähnt.
Der Grundumsatz hängt von der Temperatur und der Nahrungsaufnahme ab, dh eine schwangere Frau verbraucht viel mehr Energie, wenn sie schwanger ist, und Spinnen haben Dutzende von Babys ... Der Grundumsatz einer untätigen Spinne kann also dem 5-fachen ihrer Körpermasse in der Lymphe entsprechen pro Jahr.
@com.prehensible, ja, das Papier modelliert den Energieverbrauch für einen bestimmten Temperaturbereich. Und natürlich gibt es noch mehr Ausnahmen von der Regel. Offensichtlich ist es die Basalrate , keine extremen Temperaturen, keine Babys, kein Laufen, kein Weben, kein gar nichts.
@AliceD, also wäre der Grundenergieverbrauch des kleinen IC mit Ihren Zahlen ungefähr gleich dem der Zwergspinne?
@mpprogram6771, naja, ja, vielleicht im selben Baseballstadion, aber doch ein paar Größenordnungen größer als uhohs Berechnung.
Für die Schwarze Witwe sagten Sie, es wären 10 J/h und 1 J/h = 0,3 mW, also wäre die Schwarze Witwe 3 mW, was 1000-mal größer ist als der Mikroprozessor aus uhohs Berechnung. Sie sagten auch, dass die Zwergspinne basierend auf der Masse etwa 1000-mal weniger wäre, was sie auf 3 Mikrowatt oder 3 * 10 ^ -6 W bringt, was die Messung war, die uhoh für seinen IC erhielt. Ist meine Mathematik richtig?
@mpprogram6771 - ah ja, mein Fehler.
Das funktioniert alles sehr gut und tatsächlich scheint Spider bei 1 mg in der Größenordnung von 3 uW zu liegen, genau wie ein Low-Power-IC im Leerlauf. Cooles Ergebnis, danke!
@uhoh - vielen Dank für die Bestätigung der Mathematik hier :) Sehr gerne!

Ein 400-Pfund-Mensch kann ein Jahr ohne Nahrung überleben, und ein Spinnentier kann dasselbe schaffen, 3000-7000 Stunden, wenn es sein Körpermassenäquivalent verbraucht.

Eine Spinne verbraucht etwa 110 bis 1933 μW pro Gramm Körpermasse , Standard-Stoffwechselrate bei 20 °C.

Durch die Messung des Sauerstoffverbrauchs von Spinnen haben Wissenschaftler einen Bereich von 21–356 μl O2/g pro Stunde gefunden . Seine gute Effizienz im Vergleich zu anderen Poikilothermen gleicher Größe.

Ein Mensch verbraucht im Ruhezustand etwa 16 Liter Sauerstoff pro Stunde. Dies ergibt einen nominellen Grundumsatz von 75 kcal/h, was 87 Watt (= 1,2 Milliwatt pro Gramm) entspricht.

1 Liter Sauerstoff ergibt 5,43 Watt pro Liter ... 1 Mikroliter = 5,43 Mikrowatt. 21-456 * 5,43 = 110 bis 1933 Mikrowatt pro Gramm.

Große Gartenspinnen aus gemäßigten Regionen wiegen etwa 1 g, sodass eine große Spinne aus dem Garten bei 20 ° C 0,1 - 2 Milliwatt verbrauchen kann.

1 Gramm Fett sind etwa 7 kcal, das sind 8 Watt. Wenn also eine 1-Gramm-Spinne eine 0,5-Gramm-Mahlzeit zu sich nimmt, kann sie etwa 10.000 Stunden, vielleicht 3000-7000 Stunden, bei einer Effizienz von 30/70 % weitermachen.

https://jeb.biologists.org/content/214/13/2175

Interessante Antwort. Aber ... Wie kann eine 1-Gramm-Spinne die Hälfte ihres Körpergewichts fressen? Und, wahrscheinlich verwandt, wenn es 10.000 Stunden, dh mehr als ein Jahr, mit einer einzigen Mahlzeit überleben kann, warum sollte es sich überhaupt die Mühe machen, zu beten? Und damit zusammenhängend besteht eine „Mahlzeit“ kaum aus reinem Fett, sondern meist aus Chitin und anderen Proteinen. Wichtig, warum sind exotherme Daten in dieser Antwort enthalten? Wenn diese menschlichen stündlichen O2-Daten für die spätere Berechnung verwendet werden, sind sie wahrscheinlich ungenau, da Exotherme viel mehr Basisenergie verbrauchen als Endotherme.
Schließlich empfiehlt es sich, die Referenzen vollständig auszuschreiben (J. Doe, Journal of something (2020) usw.), da Weblinks mit der Zeit kalt werden können. Tatsächlich tun sie das ziemlich häufig.
Wollen Sie sagen, dass die Atmung und die Verwendung von ATP bei Arthropoden und Menschen eine unterschiedliche Energiemenge erzeugen? Es ist die gleiche Atmungsumwandlung von Sauerstoff in Kohlendioxid bei 20 gegenüber 37 Grad, korrigiere mich, wenn ich falsch liege, es ist die grundlegende Biochemie mit 02 rein und CO2 raus, also ist die Energiemathematik dieselbe. Korrigieren Sie auch die Mathematik, wenn Sie einen bestimmten Fehler sehen. Wenn Sie die Schwarze Witwe auf 65 kg und 37 Grad hochskalieren, verbraucht sie ziemlich genau 1 W/Gramm. Siliziumwafer sind jedoch 50 Mikrometer groß, sodass das IC-Silizium bei Verwendung eines 1x1x0,01-mm-Wafers etwa 0,00023 Gramm wiegt.
Mir war nicht klar, warum die menschlichen Daten dort drin waren. Ihr Gedankengang ist mir entgangen, da Sie die menschlichen Daten nur für die Biochemie der Atmung brauchten, war das ziemlich verwirrend. Danke für die Klärung dieses Problems.
Wie viel Energie verbraucht eine kleine Spinne pro Tag, nur um darauf zu warten, dass ihr Netz vibriert?
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