Sogar Menschen, die Spinnen nicht mögen, können die komplizierte Schönheit ihrer Netze bewundern. Noch beeindruckender wird es, wenn man bedenkt, dass Spinnen mit winzigen Gehirnen diese geometrisch perfekten Konstruktionen weben.
Wissenschaftler der Johns Hopkins University haben nun künstliche Intelligenz und Nachtsichttechnologie genutzt, um den genauen Webprozess von Spinnen zu entschlüsseln.
"Ich habe mich erstmals dafür interessiert, als ich mit meinem Sohn Vögel beobachtet habe", erklärt der leitende Autor Dr. Andrew Gordus, Verhaltensbiologe an der Johns Hopkins University. "Nachdem ich ein beeindruckendes Netz sah, dachte ich: ‚Wenn ein Schimpanse im Zoo so etwas bauen würde, wäre das atemberaubend.‘ Bei Spinnen ist es noch erstaunlicher – ihr Gehirn ist winzig. Frustriert darüber, dass wir so wenig wussten, haben wir nun die gesamte Choreografie des Netzbaus in höchster Auflösung dokumentiert, was bei keiner anderen Tierarchitektur zuvor gelang."
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Zuerst katalogisierten die Forscher systematisch die beteiligten Verhaltensweisen und motorischen Fähigkeiten.
Sie untersuchten sechs kleine, nachtaktive Kugelweberspinnen aus dem Westen der USA. Diese Art eignet sich ideal, da sie trockene Bedingungen toleriert und friedlich koexistiert.
Im Labor filmten sie jede Spinne nachts unter Infrarotlicht in einer Plexiglasbox mit hochauflösenden Kameras, um jede Bewegung beim Netzbau festzuhalten.
Mit einem speziell trainierten Algorithmus trackten sie Millionen von Beinbewegungen automatisch.
"Selbst Videos erfordern die Nachverfolgung vieler Beine über Stunden bei vielen Tieren", sagt Hauptautor Abel Corver, Doktorand für Netzbau und Neurophysiologie. "Manuell jeden Frame zu annotieren ist unmöglich. Deshalb haben wir eine Bildverarbeitungssoftware trainiert, die die Spinnenhaltung framegenau erkennt und den gesamten Netzbau dokumentiert."
Die Analyse zeigte: Der Netzbau ist bei Spinnen hochgradig stereotyp. Allein aus der Position eines Beins konnten die Forscher vorhersagen, welchen Netzteil die Spinne bearbeitete. Der Algorithmus verspricht Anwendbarkeit auf andere Arten – zukünftige Studien werden das prüfen.
Die Ergebnisse könnten Einblicke in größere Gehirnsysteme bei Tieren und Menschen geben. Nächste Experimente testen bewusstseinsverändernde Substanzen, um neuronale Schaltkreise für den Netzbau zu identifizieren.
"Spinnennetze sind Naturwunder – es sei denn, man ist eine Fliege", kommentiert Entomologe Prof. Adam Hart (nicht involviert). "Durch die Erfassung jeder Bewegung entschlüsselt diese Studie den komplexen ‚Tanz‘ des Webens. Solche Forschung inspiriert neue Materialien und Strukturen."