Кандидат физико-математических наук Е. Лозовская

Наука и жизнь // Иллюстрации

Клейкое вещество, покрывающее нить ловчей спирали, равномерно распределяется по паутине в виде капелек-бусинок. На снимке показано место присоединения двух фрагментов ловчей спирали к радиусу.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Начальные этапы построения ловчей сети пауком-крестовиком.

Логарифмическая спираль приближенно описывает форму вспомогательной спиральной нити, которую прокладывает паук при строительстве колесовидной ловчей сети.

Спираль Архимеда описывает форму клейкой ловчей нити.

Зигзагообразные нити - одна из особенностей тенет пауков рода Argiope.

Кристаллические области шелкового волокна имеют складчатую структуру, наподобие той, что изображена на рисунке. Отдельные цепи соединены водородными связями.

Юные паучки-крестовики, только что выбравшиеся из паутинного кокона.

Пауки семейства Dinopidae spinosa плетут сетку из паутины между своих ног и затем набрасывают ее на жертву.

Паук-крестовик (Araneus diadematus) известен своим умением плести большие колесовидные ловчие сети.

Некоторые виды пауков пристраивают к круглой ловушке еще и длинную "лестницу", которая существенно повышает эффективность охоты.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Так выглядят под микроскопом паутинные трубочки, из которых выходят нити паутинного шелка.

Возможно, пауки - не самые привлекательные создания, но их творение - паутина - не может не вызывать восхищения. Вспомните, как завораживает взгляд геометрическая правильность переливающихся на солнце тончайших нитей, растянутых между ветвями кустарника или среди высокой травы.

Пауки - одни из древнейших обитателей нашей планеты, заселившие сушу более 200 миллионов лет назад. В природе насчитывается около 35 тысяч видов пауков. Эти восьминогие существа, обитающие повсеместно, узнаваемы всегда и всюду, несмотря на различия в окраске и размерах. Но самая главная их отличительная особенность - это способность производить паутинный шелк, непревзойденное по прочности натуральное волокно.

Пауки используют паутину для самых разных целей. Они делают из нее коконы для яиц, строят убежища для зимовки, используют в качестве "страховочного каната" при прыжках, плетут замысловатые ловчие сети и заворачивают пойманную добычу. Готовая к спариванию самка производит паутинную нить, помеченную феромонами, благодаря чему самец, двигаясь вдоль нити, легко находит партнершу. Молодые пауки некоторых видов улетают из родительского гнезда на длинных нитях, подхваченных ветром.

Питаются пауки в основном насекомыми. Ловчие приспособления, которыми они пользуются для добывания пищи, бывают самых разных форм и видов. Некоторые пауки просто протягивают несколько сигнальных нитей рядом со своим убежищем и, как только насекомое задевает за нить, бросаются на него из засады. Другие - выбрасывают нить с клейкой каплей на конце вперед, как своеобразный аркан. Но вершина конструкторской деятельности пауков - это все-таки круглые колесовидные тенета, расположенные горизонтально или вертикально.

Чтобы построить колесовидную ловчую сеть, паук-крестовик, обычный обитатель наших лесов и садов, выпускает довольно длинную прочную нить. Ветерок или восходящий поток воздуха поднимает нить вверх, и, если место для постройки паутины выбрано удачно, она цепляется за ближайшую ветку или другую опору. Паук проползает по ней, чтобы закрепить конец, иногда прокладывая для прочности еще одну нить. Затем он выпускает свободно свисающую нить и к ее середине прикрепляет третью, так что получается конструкция в форме буквы Y - первые три радиуса из более чем полусотни. Когда радиальные нити и рама готовы, паук возвращается в центр и начинает прокладывать временную вспомогательную спираль - что-то вроде "строительных лесов". Вспомогательная спираль скрепляет конструкцию и служит пауку дорожкой при построении ловчей спирали. Весь основной каркас сети, включая радиусы, делается из неклейкой нити, а вот для ловчей спирали используется двойная нить, покрытая клеящим веществом.

Удивительно то, что эти две спирали имеют разную геометрическую форму. Временная спираль имеет относительно мало витков, и расстояние между ними с каждым витком увеличивается. Происходит это потому, что, прокладывая ее, паук движется под одинаковым углом к радиусам. Форма получившейся ломаной линии близка к так называемой логарифмической спирали.

Липкая ловчая спираль строится по другому принципу. Паук начинает с края и продвигается к центру, сохраняя одинаковое расстояние между витками, и получается спираль Архимеда. При этом он обкусывает нити вспомогательной спирали.

Паутинный шелк производится особыми железами, расположенными в задней части брюшка паука. Известно по крайней мере семь типов паутинных желез, производящих разные нити, но ни у одного из известных видов пауков не встречаются все семь типов сразу. Обычно у паука от одной до четырех пар этих желез. Плетение паутины дело не быстрое, и на построение ловчей сети среднего размера уходит примерно полчаса. Чтобы переключиться на производство паутины другого вида (для ловчей спирали), пауку требуется минутная передышка. Пауки часто используют паутину повторно, съедая остатки ловчей сети, поврежденной дождем, ветром или насекомыми. Паутина переваривается в их организме с помощью специальных ферментов.

Структура паутинного шелка идеально отработана за сотни миллионов лет эволюции. Этот природный материал сочетает в себе два чудесных свойства - прочность и эластичность. Сеть из паутины способна остановить насекомое, летящее на полной скорости. Нить, из которой пауки плетут основу своей ловчей сети, тоньше человеческого волоса, а ее удельная (то есть пересчитанная на единицу массы) прочность на разрыв выше, чем у стали. Если сравнивать паутинную нить со стальной проволокой такого же диаметра, то они выдержат примерно одинаковый вес. Но паутинный шелк в шесть раз легче, а значит, в шесть раз прочнее.

Подобно человеческому волосу, шерсти овцы и шелку коконов гусеницы шелкопряда, паутина состоит в основном из белков. По аминокислотному составу белки паутины - спидроины - относительно близки к фиброинам, белкам, из которых состоит шелк, вырабатываемый гусеницами шелкопряда. И те и другие содержат необычно много аминокислот аланина (25%) и глицина (около 40%). Участки белковых молекул, богатые аланином, образуют плотно упакованные в складки кристаллические области, обеспечивающие высокую прочность, а те участки, где больше глицина, представляют собой более аморфный материал, способный хорошо растягиваться и тем самым придающий нити эластичность.

Как же образуется такая нить? На этот вопрос пока нет полного и ясного ответа. Наиболее подробно процесс прядения паутины был изучен на примере ампуловидной железы паука-кругопря да Nephila clavipes. Ампуловидная железа, производящая самый прочный шелк, состоит из трех основных отделов: центрального мешочка, очень длинного изогнутого канала и трубочки с выходным отверстием. Из клеток на внутренней поверхности мешочка выходят маленькие сферические капельки, содержащие молекулы белка спидроина двух типов. Этот вязкий раствор перетекает в хвостовую часть мешочка, где другие клетки выделяют белки другого типа - гликопротеины. Благодаря гликопротеинам образующееся волокно приобретает жидкокристаллическую структуру. Жидкие кристаллы замечательны тем, что, с одной стороны, они имеют высокую степень упорядоченности, а с другой - сохраняют текучесть. Пока густая масса движется к выходному отверстию, длинные молекулы белков ориентируются и выстраиваются параллельно друг другу в направлении оси формирующегося волокна. При этом между ними образуются межмолекулярные водородные связи.

Человечество скопировало многие из конструкторских находок природы, но такой сложный процесс, как прядение паутины, воспроизвести пока не удается. Эту непростую задачу ученые сейчас пытаются решить с помощью биотехнологических приемов. Первым шагом стало выделение генов, ответственных за производство белков, из которых состоит паутина. Эти гены были внедрены в клетки бактерий и дрожжей (см. "Наука и жизнь" № 2, 2001 г.). Канадские генетики пошли еще дальше - они вывели генетически модифицированных коз, молоко которых содержит растворенные белки паутины. Но проблема не только в том, чтобы получить белок паутинного шелка, необходимо смоделировать природный процесс прядения. А этот урок природы ученым еще предстоит выучить.

Летом, начиная с июля, а особенно осенью на травах, даже на газонах парков, на низких кустах и молодых соснах блестит росой обрызганная, меж ветвей кинутая, будто шелковые платки – тончайшая работа! Нежная, изящная и густо сплетенная паутина. Она разная, очень даже разная, и потому как устроена ловчая сеть, сразу можно решить какой паук ее сплел. Пауки производят паутину разных сортов: нерастяжимую и эластичную, сухую и клейкую, с липкими капельками, прямую и гофрированную, бесцветную и цветную, тонкую и толстую, а некоторые сплетают даже настоящие канаты.

Многие исследователи час за часом, день за днем просиживали у паутины, сооружаемой пауком, Андре Тилькин, французский философ, посвятил паутине 536 страниц, хотя еще за 11 лет до него, немец Г. Петерс, казалось, увидел и рассказал все, что можно только увидеть и рассказать о паутине крестовика. И поныне еще для пытливого ума паутина таит в себе так много нового и неожиданного, что стоит посидеть перед ней не один час. Т. Сейвори, говорил, что: «Плетение круговых сетей – спектакль, который можно смотреть и смотреть».

Однажды увидев удивительную паутину, а рядом с ней маленького паучка, мне стало интересно, как же такие маленькие пауки могут создавать такую красоту и как они это делают? Проводя, наблюдения за пауками и паутиной я поставила перед собой цель: изучить особенности паучьих сетей, приспособления пауков для создания паутины.

Меня заинтересовали следующие вопросы:

1. Правда ли что паутина - это чистый белок?

2. У всех ли пауков одинаковая паутина?

3. Как паук плетет свои сети?

4. Какими свойствами обладает паутина?

5. Выяснить, что такое «сигнальная нить». И её значение.

Чтобы найти ответы я поставила перед собой задачи:

1. Изучить литературу.

2. Проводить наблюдения в природе за пауками и паутинами (делать фотоснимки).

3. Провести простейшие химические опыты в школьной лаборатории.

4. Найти сходство в схематических рисунках паутин, с теми, что встречаются в природе.

1. ВОЛШЕБНАЯ ПАУТИНА

1. Искусные ткачи

Из чего и как паук тянет свою паутину? На брюшке паука, у самого его конца - паутинные бородавки. Это то, что сделало паука пауком.

Природа творит чудеса, превращая соки паучьего тела в паутину. Пять или шесть разных типов паутинных желез - трубчатые, мешковидные, грушевидные – производят паутину нескольких сортов. А назначение у нее прямо универсальное: сети и тенета делает из нее паук, кокон для яиц и дом для жилья, гамак для брачных целей и бола для метания в цель, водолазный колокол, и миску для еды, арканы для мух, хитроумные двери для нор, и для своего рода парашюта при передвижении по ветру. На задних конечностях брюшка открываются протоки паутинных желез. Эти ножки называют паутинными бородавками. С их помощью паук плетет свои замечательные ловчие сети. Каждая паутинная железа выводит наружу свою продукцию - клейкую жидкость, быстро твердеющую - через тонюсенькую хитиновую трубочку. Трубочек таких полтысячи у крестовика, и лишь сотня у паука, что живет в погребе. Прядильные инструменты у пауков неодинаковые. Первая пара ходильных ног самая длинная. С ее помощью паук плетет паутину и общается с собратьями. Основы нити паука - шелковые белки.

Ткать: подлинное искусство

Круговая сеть пауков – штука очень замысловатая, а сооружение ее – дело совсем не простое. Здесь применяются особые материалы и особые методы ее плетения, продуманные. Сам паук над плетением сети мало задумывается: все действия его целиком инстинктивны. Сеть, сплетенная каждым из них, несет индивидуальный выраженный характер. По паутине, можно узнать какой, паук ее сплел. Методы и главные принципы построения сети у всех почти одинаковые. Прежде всего, из каких конструкций она собрана?

Их восемь: рама первого порядка, рама второго порядка, радиусы, центр, крепежные спирали, свободная от спиралей зона, ловчие спирали и спирали вспомогательные, от которых на радиусах готовой сети остаются только узелки - в местах бывшего пересечения радиусов и вспомогательных спиралей. Нити рамы, особенно верхние, толстые и малоэластичные. Неэластичны и радиусы, а ловчие спирали, напротив, очень эластичны - вытягиваться могут вдвое и вчетверо, а потом, как только деформирующая сила ослабла, опять сокращаются до своей прежней длины. Все нити сухие, кроме ловчих спиралей, густо увешанных клеевыми капельками. Вот почему когда я трогала руками паутину, она прилипала к пальцам.

Сначала натягивает он раму первого порядка. Основа ее обычно две нити. Они сходятся широким углом в одной точке, а от нее могут расходиться вверх или вниз – все зависит от места нахождения паука. Паук, приклеив ниточку вверху, спускается, вертикально, веся на ней, до твердого предмета в низу, приклеив ниточку к нему, и ползет по ней снова вверх, не забывая тянуть за собой из бородавок вторую нитку. Чтобы она с первой, по которой он ползет, не слипалась, он держит между ними добавочный коготок одной из своих четвертых ножек. Поднявшись до места старта, бежит в сторону - на ширину верхнего основания рамы - и там приклеивает нить, которую тянул за собой. Краеугольный угол сети, или рама первого порядка готов. Остается вплести в нее дополнительные нити, чтобы была прочнее: ведь на ней висит вся сеть. Как плетутся радиусы?

Паук забирается на самую высокую точку сооруженной рамы, там приклеивает начало новой нити, которая будет первым диаметром круга. Падает, вниз вытягивая ее своей тяжестью из желез до нижнего края рамы. Приклеивает к раме нитку – лифт и ползет по ней вверх до будущего центра круга. Здесь нить, которую тянул за собой, мнет и прессует в комочек и вешает его на ниточку, по которой полз - это центр центра паутины. Ползет снова вверх вставив коготок между нитями (по которой ползет и тянет за собой), бежит в бок и приклеивает буксируемую паутину на раме - от центра диаметра натянут диаметр к раме первый радиус. По нему снова ползет он в центр, из центра - по диаметру вниз тянет за собой. Ниточке, которую за собой тянет, не дает сейчас склеиваться с проведенными прежде. Добравшись до нижнего края рамы, бежит в бок и привязывает там, на раме второй радиус. Так, бегая поочередно то - вниз и вбок, то вверх и вбок, затягивает всю раму радиальными нитями с одинаковыми углами между ними. Третья и попутно четвертая (пересеченный беспорядочно нитями центр) составные конструкции ловчей сети закончены.

Пятую – крепежные спирали – паук делает быстро: вернувшись в центр и из него с радиуса на радиус их перекинув. Шестая, свободная от спиралей зона возникает сама собой, поскольку работать над нею не надо, лишь только следить, чтобы по ошибке ее не заплести. Но вот седьмой и восьмой конструктивные элементы требуют немало сил и внимания.

Ловчие спирали паук плетет снаружи к центру. Чтобы сделать это ему нужны строительные леса, по которым мог бы он спирально передвигаться. Ими служат вспомогательные спирали их паук плетет от центра к краям. Продвигаясь по вспомогательным спиралям от рамы к центру, он первой парой ножек измеряет расстояние между оборотами ловчей спиралей, которые тянет и закрепляет на радиусах ножками четвертой пары. На вторых и третьих ножках бежит по паутине. Ловчие спирали плетутся из особого материала - паутинок, густо обмазанных клеем. Как только строительные леса-вспомогательная спираль свое назначение выполнит, паук, пробежав по ней приблизительно один круг, ее перекусывает и съедает (чтобы белок, из которого они изготовлены, зря не пропадал). Поэтому к концу работы от спиралей остаются одни узелки.

Пауки, вынуждены бережно обходится с паутинной жидкостью, так как она вырабатывается у пауков только при хорошем питании и дорого обходится организму животного. Раз выпущенная и затвердевшая, паутина уже не может быть обратно втянутой. Иногда можно видеть, что паук, подымаясь вверх, как будто вбирает в себя паутину, которая все укорачивается; но при ближайшем рассмотрении оказывается, что паук попросту наматывает ее себе на ноги или вокруг туловища.

1. 3. Такая же прочная как сталь!

Паучьи сети, или тенета, исключительно разнообразны по конструкции, но принцип их действия одинаков: насекомое задерживается, о чем сигнализирует колебание нитей паутины, их смещение или даже разрыв. В плоской колесовидной сети паука-крестовика нет такого густого сплетения нитей, как в трехмерной сети, так что удерживать добычу удается благодаря уже не конструкции, а особым свойствам волокон. Они достаточно прочны и не рвутся при сильном растяжении, не пружинят. Волокна такой паутины могут быстро сокращаться и растягиваться в 4 раза и более.

В чем же причина таких удивительных свойств нитей? Ее основу составляет белок кератин, входящий в состав волос, шерсти, ногтей и перьев животных. Структура волокон паутины при растягивании нити распрямляются, а при его отпускании возвращаются в исходное положение, т. е. упругость пружины.

Можно сказать, что паутинное волокно по своей прочности и эластичности превосходит натуральный шелк. Его прочность на разрыв, по данным Д. Е. Харитонова, составляет примерно 175 г/мм2 против 33-43 г/мм2 у натурального шелка и 18-20 г/мм2 у искусственного. Паутинка паука в тысячи раз тоньше человеческого волоса. Тонкость и прочность волокна измеряют в единицах, именуемых денье. Денье – вес в граммах нити длиной в 9 километров. Нить шелковичного червя весит одно денье, человеческий волос – 50 денье, а нить ловчей паутины паука – всего 0,07 денье. А это значит, что паутинная нить, которой можно опоясать по экватору земной шар, весит чуть больше 300 граммов. Паутинка на разрыв вдвое прочнее стали, прочнее орлона, вискозы, обычного нейлона и почти равна особому высокопрочному нейлону, который, однако, тем хуже ее, что гораздо менее растяжим и, следовательно, при одинаковой нагрузке рвется быстрее. Шелковая нить-это одна из самых прочных в мире цепей. Эластичная, она может вытягиваться, становясь в два раза длиннее прежнего, и при этом не рвется. Несмотря на столь крошечный диаметр она такая же прочная, как сталь! Синтезирует паутину паук из аминокислот. Это чистый белок!

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ОПЫТ № 1. Цель: определить тонет ли паутина в воде.

Приборы и материалы: емкость с водой, паутина.

Ход опыта: опустила паутину в холодную воду. Паутина не утонула.

Вывод: Она белкового происхождения и относится к группе глобулярных белков, которые нерастворимы в воде и не смачиваются ею.

ОПЫТ № 2 Цель: определить растворяется ли паутина в 70% уксусной кислоте.

Приборы и материалы: стеклянная чашка, 70% уксусная кислота, паутина.

Ход опыта: паутину положили в стеклянную чашку, капнули 70% уксусной кислоты. Паутина не растворилась. Прошло 15 минут, паутина не растворилась, через 30 минут паутина тоже не растворилась. После 6 часов опыта паутина не растворилась. Прошло еще 18 часов - паутина не растворилась.

Вывод: паутина в 70 % уксусной кислоте не растворяется. Но материал (паутина) свернулся в клубок, значит это чистый белок.

ОПЫТ № 3 Цель: определить растворяется ли паутина в питьевой соде.

Приборы и материалы: стеклянная чашка, питьевая сода, разведенная водой, паутина.

Ход опыта: паутину положили в стеклянную чашку, капнули питьевую соду разведенной водой. Паутина не растворилась. Прошло 5 минут, паутина не растворилась, через 30 минут паутина тоже не растворилась. После 4 часов опыта паутина не растворилась. Прошло еще 12 часов - паутина не растворилась.

Вывод: паутина в щелочной среде не растворяется.

ОПЫТ № 4 Цель: определить действительно паутина – это чистый белок.

Приборы и материалы: пробирка, азотная кислота прозрачного цвета, чистая белая паутина.

Ход опыта: паутину положили в пробирку, капнули азотной кислоты. паутина растворилась азотная кислота слегка пожелтела.

Вывод: паутина – это чистый белок.

ОПЫТ № 5 Цель: определить разлагается ли паутина без доступа воздуха.

Приборы и материалы: герметичный полиэтиленовый пакет, ветка с паутиной

Ход опыта: поместили ветку с паутиной в прозрачный пакет. Пакет запаковали герметично и повесили на балкон на солнце. Наблюдали за паутиной в течение месяца. Несмотря на то, что температура воздуха менялась, но паутина не менялась ни по цвету, ни по форме, оставалась прежней.

Вывод: паутина сплетена из плотного материала. Температура воздуха на качество волокна не влияет. Вещество, из которого образована паутина, не окисляется на воздухе, не разлагается без доступа воздуха. Значит ее химический состав чистый белок.

ОПЫТ № 6 Цель: определить натурального ли происхождения паутина.

Приборы и материалы: спички, металлический прут, паутина.

Ход опыта: закрепляем паутину на металлический прут с деревянным наконечником, поджигаем ее. Она горит.

Вывод: паутина горит, а не плавится. Значит это полностью натурального происхождения продукт, без химических примесей. Со специфическим запахом горящего белка.

ОПЫТ № 7 Цель: определить действительно ли паутина при растяжении не деформируется. И есть ли у паутины сигнальная нить.

Приборы и материалы: линейка, ветки, паутина.

Ход опыта: раздвигаем ветки, на которых закреплена паутина размером 2 см. в диаметре, в стороны. Паутина растянулась в ширину на 0,5 мм. Когда ветки отпускаем, паутина возвращается в прежнее положение. Замеряем паутину, она осталась тем же размером и не деформировалась.

Вывод: паутина эластична, не деформируется и не рвется при растяжении. Значит, нить состоит из длинного волокна, которую синтезирует паук из аминокислот. Кроме этого, паук отреагировал на движение ветки - появился на своей паутине, значит, у паутины действительно есть сигнальная нить.

ОПЫТ № 8 Цель: определить влияет ли на качество и внешний вид паутины перепад температуры.

Приборы и материалы: герметичный полиэтиленовый пакет, морозильная камера, градусник, паутина.

Ход опыта: поместили в полиэтиленовый герметичный пакет паутину и положили в морозильную камеру, где температура воздуха минус 10ºС, на 24 часа. По внешнему виду и качеству (осталась клейкой) паутина не изменилась.

Повесили этот же пакет на солнце, где температура воздуха плюс 20ºС, внешний вид паутины не изменился, остался прежним. По качеству паутина не изменилась-осталась клейкой.

Вывод: на внешний вид паутины и ее качество (клейкость) не влияет резкий перепад температуры воздуха.

Эксперимент: Я поймала муху, осторожно посадила на паутину, муха прилипла, зажужжала и попыталась вырваться. Задергалась сигнальная нить мгновенно выскочил паук подбежал к мухе и, подошел с одной стороны, потом с другой стороны, к мухе что-то делая, и муха стала утихать, спеленатая паутинными нитями. Прошло меньше минуты, а муха была уже связана и не дергалась.

Выводы: Проведя свои наблюдения, исследования я узнала, что паук никогда не сидит в самом центре своей ловчей сети, он прячется в каком-то укрытии поблизости. И от сети к укрытию обязательно тянется паутинка - сигнальная нить.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Проводя опыты и наблюдения, я пришла к выводу, что паутина-это белок. Я узнала, что в состав волокна входят аминокислоты, обладающие высокой гигроскопичностью. Цепи белков располагаются вдоль одной оси и образуют длинные волокна, по аминокислотному составу напоминают белки шелка. По своему происхождению паутина относится к группе глобулярных белков, не растворяется в воде и не смачивается ею. Это полностью натуральный продукт животного происхождения она горит, а не плавится.

Во время работы я узнала, что паутины бывают разными не только по размеру, но и по сплетенному рисунку. Паутину паук выдавливает с разной скоростью. Что паутина застывает моментально. Паук плетет нить с перерывами, так как выработка паутины отнимает много энергии: выработав 30-35 метров нити, он восстанавливает силы в течение несколько дней. У всех крестовиков сети разные, хотя у крестовиков все сети круглые и похожи на кружево. А вот у домовых пауков сети совсем другие, они натянуты в уголке, от стенки к стенке, без всякого порядка. Словно тоненькие серые лоскутки. У тех паучков, которые живут на деревьях, в кустах, в траве, паутинные нити тянутся от ветки к ветке, от листика к листику, от травинки к травинке тоже без особого порядка.

Я узнала, что паутинное волокно прочнее стали и эластичнее натурального шелка. Паучьи тенета используются в разных областях создавая широкий спектр предметов от носков и до рыболовных сетей, а раньше использовали в качестве перевязочного материала.

Можно еще много любопытного рассказать про паутину и пауков. Ведь паучьи сети и шелковые волокна, из которых они делаются, недостаточно изучены. Но для начала, я думаю, хватит.

А я теперь каждое лето буду наблюдать за ними их плетением кружев и фотографировать. Так как я в будущем мечтаю связать свою деятельность с медициной, мой труд и мои наблюдения пригодятся мне в дальнейшем, и в учебе и в выборе профессии.

Может быть, в будущем будут созданы паучьи фермы для создания детской экологически чистой и безвредной одежды для новорожденных. Мы когда-нибудь не будем использовать химических составов для уничтожения мух, а воспользуемся паутиной, которую не надо утилизировать (сжигать, закапывать в землю) и наносить вред природе.

Что такое паутина, вполне четко представляет себе, наверное, каждый человек. Вряд ли найдется кто-нибудь, кто не сталкивался бы в лесу или в собственном доме с подобными «кружевами». Однако в повседневной жизни люди обычно мало задумываются о том, как пауки ее делают. Да и цели создания сетей представляются людьми обычно в очень усеченном варианте. При этом паутину можно считать одним из удивительнейших и загадочных природных явлений.

Что такое паутина, и как она делается

Пауки - единственные создания, обладающие особыми железами, которые способны выделять жидкость невероятного состава. Она почти моментально твердеет при соприкосновении с воздухом - времени для сплетения из нее сети пауку предоставляется не так уж много. Причем выделяемый секрет бывает двух типов. Один так называемый сухой - из него создается основа «кружева». Второй обладает повышенной липкостью - им паук обрабатывает свое творение для того, чтобы задевшее его насекомое не могло выбраться из ловушки.

Для чего нужны сети

Уяснив, что такое паутина, разберемся, с какими целями она создается. Вопреки всеобщим заблуждениям паучьи "кружева" используются отнюдь не только для охоты, хотя это и является превалирующей задачей. Однако существуют и другие.

1. Из паутины плетутся коконы, в которые паучиха откладывает свои яйца.
2. В нее заворачивается добыча для сохранения про запас.
3. Из сетей сооружаются зимовки; те из пауков, которые пережидают холода в земляных норках, делают очень остроумную дверцу-крышку, закрывающую вход.
4. Вошедшая в пору спаривания самка сигнализирует об этом потенциальным партнерам и указывает путь к себе с помощью нити, пропитанной феромонами.
5. Молодые особи отдельных видов перемещаются в новые охотничьи угодья на длинной нитке, уносимой ветром.

Так что паутина является очень важной и многофункциональной частью жизни арахнидов.

Любопытные факты

Паутина до сих пор до конца учеными не изучена. А уж повторить этот природный феномен современная наука и вовсе пока не в состоянии.

1. Паутина паука отличается просто потрясающей крепостью. Если сплести из таких нитей сеть площадью с футбольное поле, она сможет остановить летящий «Боинг». В Южной Америке существуют паутинные мосты, по которым через ущелья перебираются обезьяны, а в сетями из паутины ловят рыбу.
2. Паучье «кружево» обладает электростатическими свойствами, что позволяет его нитям устремляться к пролетающей мимо добыче.
3. Многие пауки съедают свои старые сети.
4. Паутина считается чуть ли не самым легким материалом в мире: если протянуть ее вдоль всего экватора, она весила бы всего 340 граммов.

Как паук плетет паутину, специалисты сняли видео, где подробно можно рассмотреть действия членистоногого. Умение ткать ажурное полотно, воронкообразные сети, коконы для личинок передается генетически. Молодой паучок повторяет все действия своей матери, никогда не видя, как это делается. Пауки делают паутину разной по форме, величине, структуре, используют в разных целях.

Состав паутины паука

Представляет собой секрет паутинных желез. После выделения растягивается, затвердевает в виде тонких нитей. В дальнейшем они переплетаются, делаются прочнее. Используются для формирования узора либо как строительный материал.

Из чего состоит паутина паука – белок, обогащенный аланином, серином, глицином. Внутри паутинной железы вещество находится в жидкой форме. В процессе прохождения через прядильные трубочки затвердевает, превращается в нить.

Откуда у паука выходит паутина – из бородавок, расположенных вблизи половых органов. Внутри нити формируется кристаллический белок, увеличивающий прочность, гибкость волокон. В зависимости от того, с какой целью будет использоваться паутина, меняется толщина, прочность.

Интересно!

По прочности паутина паука близка к нейлону, сохраняет натяжение при растяжении, сжатии нитей. Подвешенный на длинной паутине предмет можно вращать длительное время в одном направлении, она не запутается, даже не будет оказывать сопротивления при движении. Благодаря такой особенности паук может длительное время висеть в воздухе, прикрепив конец к растению, а также на большие расстояния с помощью порывов ветра.

Зачем паук плетет паутину – основные функции

Выделяется паутина не произвольно, а когда возникает необходимость. Разные используют нити в разных целях, но абсолютно все самки применяют специальный секрет для привлечения самцов.

• Если рассматривать внимательно, откуда выпускает паутину самка, можно заметить, что бородавки с секретом находятся вблизи половых органов. Половозрелая самка дополнительно выделяет пахучие вещества, запах которых улавливает самец.
• Семейство плетет ловчие сети. Творение крупных экземпляров в радиусе доходит до 2 м. Плотность полотна такова, что в ней запутывается птичка, мелкий грызун, земноводные. В сетях запутываются насекомые, их личинки.
• Почвенные, подземные экземпляры строят норы в земле с многочисленными лабиринтами. Ловчие сети не сооружают, но защищают паутиной вход, натягивают сигнальные нити. По их вибрации определяют приближение потенциальной жертвы, мгновенно выходят на охоту.
• Пауки живут обособленно, собираются парами только для спаривания. Владения поделены, при нарушении границ происходят смертельные схватки. Для расселения, освоения новой местности, паук плетет прочную длинную нить, крепит ее к листу, веточке, спускается вниз, ждет порыва ветра. По воздуху членистоногое может пролететь несколько сотен километров либо приземляется под соседним кустом. Активная миграция начинается после появления на свет молодого поколения паучков.
• После оплодотворения самка начинает формировать из паутины кокон. Откладывает внутрь от 50 до 1000 штук яиц. Закрепляет в укромном месте либо таскает за собой весь период развития личинок.
• Из прочных нитей паукообразное строит себе домик, убежище для зимовки. Уникальное существо – , строит гнездо под водой. Изначально плетет домик из нитей, заполняет воздухом, живет внутри, пускает самца в брачный период, высиживает там детенышей, таскает внутрь пойманную жертву.
• Паутиной хищник окутывает свою жертву после впрыскивания токсина. После этого оставляет добычу, наблюдает за ней в стороне, пока не прекратятся конвульсии. Если хищник не голоден, подвешивает пойманную добычу на паутине в укромном месте про запас.
• Некоторые разновидности членистоногих паутинкой окутывают листья, протягивают длинную нить, дергают ею для отвлечения внимания хищников от своего убежища. Делают марионетку, которой потом искусно управляют. Еще одни умельцы из подручных средств сплетают плот, плавают на поверхности воды, вылавливают мальков, личинок, рачков.

Ловчие сети паук оставляет при значительном повреждении нитей насекомыми. Приступает к формированию нового полотна после 12 пойманных жертв.

На заметку!

Членистоногое часто ест свое изобретение. Этот феномен объясняется пополнением организма белком, присутствием влаги, которая накапливается на полотне благодаря росе.

Как плетет паук паутину

Многие паукообразные ведут ночной образ жизни, занимаются «ткачеством» в темное время суток. За сколько паук плетет паутину, зависит от разновидности членистоногого. В среднем, кругопряду требуется около 1 часа для формирования прочных ловчих сетей. Если требуется провести реконструкцию, процесс занимает несколько минут.

Как быстро паук плетет паутину, можно увидеть на видео, представленном ниже. Делает это членистоногое автоматически, каждый раз повторяя один и тот же узор. Наиболее привлекательные выходят ажурные узоры у кругопрядов. Изначально берется паутина прочная, натягивается в форме треугольника, затем формируются ячейки разного размера.

Интересно!

Паутина , обитающего в тропических лесах Бразилии, настолько прочная, что ее используют местные рыбаки для отлова рыбы. Из нитей плетут тонкое, но очень прочное полотно. Компания Kraig Biocraft изготавливает из натурального сырья пауков бронежилеты.

Как паук плетет паутину между деревьями, можно увидеть в саду, в условиях дикой природы. Ажурное полотно либо воронка сверкает на солнце, привлекает насекомых. А вот сам процесс, как паук натягивает паутину между двух деревьев, заслуживает восхищения. Изначально хищник спускается вниз, ждет порыва ветра, двигается по воздуху до соседнего дерева, закрепляет там второй конец. Затем дело остается за малым.

Во время полета паук контролирует скорость, регулируя длину нити. При удлинении двигается медленнее, при сокращении – быстрее. Чтобы приземлиться, нужно выбросить паутину на растение, дерево.

Брюшко паука – настоящая «фабрика» по производству паутины. Именно в нем расположены объемистые паутинные железы, которые вырабатывает клейкий секрет, быстро застывающий на воздухе. Брюшные конечности формируют паутинную нить, а подвижные паутинные бородавки направляют нить в нужное место.

Брюшко у пауков подвижно соединяется с головогрудью тонкой перемычкой. Подвижны и конечности, состоящие из 7 члеников. В результате организм паука способен производить паутинную нить и быстро ликвидировать прорехи в ловчей сети. Гребенчатые коготки и щетинки на конечностях помогают пауку быстро скользить по паутинной нити, словно вагону по рельсам, позволяя вовремя появиться в месте прорыва паутины.

Зачем пауки строят ловчую сеть?

Способность вырабатывать патину не является основным признаком пауков, тем не менее, плетение ловчей сети стало отличительной чертой паукообразных. Пауки – настоящие хищники, поджидающие свою добычу в укромном месте.

Благодаря клейким свойствам паутины, в паучьи сети попадает множество разнообразных животных, начиная от насекомых и даже мелких птиц.

Прилипнув к паутине, жертва старается выбраться из ловушки, раскачивая паутинную нить. Возникшие колебания передаются по сигнальной нити к пауку, который быстро по нитям приближается к добыче и впрыскивает пищеварительный сок, который попадая жертву, переваривает внутреннее содержимое. Затем паук оплетает ее паутиной, образуя подобие кокона. Остается немного подождать, пока пищеварительные ферменты сделают возможным просто высосать жидкое содержимое.

Паутина нужна паукам для размножения

В период размножения паутинная нить, выделенная самкой, позволяет партнеру находить особь противоположного пола для спаривания.

Самцы–тенетники сооружают по соседству с сетями самки миниатюрные брачные кружева, в которые заманивают паучих для спаривания, ритмично постукивая конечностями.

Мужские особи пауков-крестовиков к радиальным нитям в ловчей сети самки прикрепляют свою паутину, располагая ее горизонтально. Затем самец наносит удары конечностями, вызывая колебания. Так пауки подают сигнал самке о своем присутствии. Самка не проявляет в этом случае агрессии и спускается к самцу для спаривания по прикрепленной паутинной нити.

Паутина – надежное убежище для потомства

Самка откладывает яйца после оплодотворения в паутинный кокон, сплетенный, из одного или нескольких шелковистой нити. Собственно кокон образован 2-мя пластинками — основной и кроющей пластинкой, соединенными своими краями. Такое строение кокона обеспечивает надежную защиту яйцам.

Самка сначала плетет основную пластинку, аналогичную сперматической сеточке для яиц. Сверху укутывает их вторым слоем паутины, который образует кроющую пластину. Оболочка кокона образована плотно прилегающими друг к другу шелковыми нитями и пропитана застывшим секретом. Стенки кокона становятся очень плотными почти как пергамент. У некоторых видов пауков самка плетет рыхлый кокон, похожий на комочек ваты.

Паутина как транспортное средство

Некоторые виды пауков используют паутину для передвижения по воздуху. Пауки забираются повыше на дерево, забор, высокий камень, крышу здания, приподняв брюшко, они выпускают клейкую нить. Она быстро застывает на воздухе и паук, отцепившись, отправляется в полет на легкой паутинке, которую несет встречный поток воздуха. Так молодые пауки попадают на новые места обитания.

Известны случаи появления пауков на палубе морского судна, плывущего в открытом море далеко от берега.

Взрослые пауки у видов с небольшими размерами также могут переселяться. Пауки способны подниматься с помощью паутинной нити, подхваченной ветром, на высоту до 2-3 километров. Причем свои путешествия пауки чаще всего совершают в тихие и спокойные дни «бабьего» лета. Они преодолевают большие расстояния.

Как разные виды пауков используют паутину

В природе обитают тенетные пауки, плетущие ловчие сети (тенета), но известны и нетенетные виды, которые охотятся, не используя паутинную сеть. Но паутину они вырабатывают в периоды линек, отдыха, линек, зимовки. Пауки плетут защитные мешки или укрытия, сотканные из паутины.

Пауки-тенетники спасаются при приближении хищника на паутинной нити, падая вниз. Когда опасность минует, они возвращаются обратно на паутинную нить и поднимаются вверх, быстро сматывая свой страховочный канат.

Паутина нужна для страховки

Пауки-скакунчики используют паутинную нить для нападения. Они прикрепляют страховочную нить к какому-либо предмету и прыгают на намеченную жертву. Южнорусский тарантул, покидая свою нору, тянет за собой едва заметную паутинную нить, по которой он всегда найдет вход в покинутое убежище. При обрыве страховки тарантул не в состоянии найти свою норку и отправляется на поиски новой. Пауки-скакунчики на паутинных нитях, прикрепленных к субстрату, проводят ночное время. Это своеобразная страховка от хищников.

Основная задача паутины — поимка добычи.

Паутина используется для выстилки

Тарантулы обитают в норках, стенки которых постоянно осыпаются, поэтому эти мохнатые пауки выстилают стены своего жилища нитями паутины. Такая конструкция предохраняет земляные стены от осыпания. Пауки перед входом в свою нору плетут разнообразные паутинных сооружения в виде воронок, трубок, подвижных крышечек, прикрывающих вход.

Паутинный колокол для дыхания

Паук-серебрянка охотится в воде, в которой нужно дышать атмосферным воздухом. Опускаясь на дно, паук захватывает порцию воздуха на конце брюшка в виде небольшого пузырька. На растениях он сооружает воздушный колокол, в котором воздух удерживается густо сплетенной паутиной.

Паук-серебрянка «запечатывает» молекулу кислорода в паутину под водой, и таким образом дышит.

Паутина – для поимки жертвы

Для поимки добычи пауки плетут ловчие сети, но некоторые виды используют паутинные арканы и нити.

Пауки-птицееды, поймав добычу, удерживают ее в хелицерах, затем жертву упаковывают в паутину.

Пауки, которые скрываются в глубине норы, оставляют сигнальную нить. Она тянется от брюшка до входа в убежище. Колебания этой нити передаются пауку, давая сигнал о том, что попалась добыча.

Паутину вырабатывают не только пауки, но именно они наиболее широко используют паутинный шелк, что плетение паутины является их отличительной особенностью.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .