Увидев паука, многие из нас пугаются, стараются уничтожить его. А паутина, которая висит в углах, на деревьях?
Зачем и как её плетёт паук?
Попробуем в этом разобраться.
Во-первых, в брюшке паука есть паутинные железы, вырабатывающие клейкий секрет, который застывает в виде нитей воздухе, а брюшные конечности с подвижными бородавками формируют нить, а потом из нитей – волокно. С помощью гребенчатых коготков и щетинок на конечностях паук быстро скользит по паутине.
Зачем нужна паутина пауку:
Как сеть для ловли, потому что они настоящие хищники. В их тенёту из-за вязкой жидкости попадает много живности от насекомых до птичек.
При попадании жертвы в ловушку, пострадавшая раскачивает паутину, и колебания передают сигнал пауку. Он подбирается к трофею, сбрызгивает пищеварительный фермент, сматывает паутиной в кокон и ждёт, когда можно будет насладиться.
Для размножения
Пауки-самцы рядом с паутиной самочки вяжут кружевца, потом стучат размеренно конечностями, чтобы сманить самок для спаривания. А самка выделяет нить, которая помогает найти особь для спаривания. Он в свою очередь к основным ниточкам крепит свою паутину и сигналит избраннице, что он здесь, та без агрессии сходит по креплёной паутине спариваться.
Для передвижения
Были случаи, когда видели пауков на корабле, находящемся в открытом море.
Отдельные экземпляры пользуются паутиной в качестве транспорта. Они поднимаются на высокие предметы и выпускают липкую нить, моментально застывающую на воздухе; и летит паучок на паутинке со встречным ветром на новое место жительства.
Не очень большие по размеру взрослые пауки могут подняться до 2-3 километров ввысь и так путешествовать.
Как страховка
Для скакунчиков паутинная нить служит страховкой от хищников и чтоб самому с неё напасть на жертву.
У южнорусского тарантула всегда тянется еле заметная паутинная ниточка, чтобы найти вход в свою норку. Если вдруг нить оборвётся, и он потерял свой домик, то начинает искать новый.
А ещё скакунчик может спать ночью, таким образом спасаясь от врагов.
Как пристанище для потомства
Для откладывания яиц самочка ткёт из паутинного волокна кокон, обеспечивающий надёжность будущему потомству.
Пластины (основная и кроющая) кокона сплетены из шелковых нитей, пропитанных застывшим веществом, поэтому они очень прочные, похожие на пергамент.
Есть коконы, которые отличаются рыхлостью, и похожи на ватный комок.
Для выстилки
Тарантул застилает стенки своих норок тенетой, чтоб стенки не осыпались, а на входное отверстие сооружает оригинальную мобильную крышку.
поймать добычу
Все пауки, независимо от вида, плетут паутину. Она представляет собой сеть, в которую падают мелкие насекомые. Они служат для животных пищей. Нити, из которых выполнена сеть, липкие, но пауки к ней не приклеиваются.
Дело в том, что паутина имеет свою структуру. Одни нити служат ловушкой, а другие предназначены для поддержания тканевого полотна. В них клейкого вещества меньше.
Паук передвигается по сплетённой сети, едва касаясь конечностями. Кончики волосков смазаны гелем, который не позволяет особи попасть в свои же сети. Для чего плетёт паутину паук-птицеед? Из чего состоят нити?
Пауки-птицееды тоже плетут паутину, но не для того чтобы установить ловушку для ловли насекомых. Животные охотятся, выжидают свою добычу в укрытии. Нити они разбрасывают вокруг своего убежища. Они тонкие, незаметные для человеческого глаза.
Самцы в период размножения плетут сперма-паутину.
При строительстве тканевого полотна из половых желёз, которые у паука находятся на брюшке, выделяется семенная жидкость. В дальнейшем особи собирают жидкость в бульбусы, которые находятся на концах педипальп; бульбусы функционируют, как помпа.
Некоторые виды пауков плетут паутину для сбора воды. На нитях образуется роса, которую употребляют и взрослые особи, и молодняк в качестве питья. Особенно это актуально в жаркий сезон. Много воды ткань не удержит, но капельки росы на ней оседают.
Толщина паутинной нити 10 микрон. У птицеедов она обладает большей прочностью, чем шёлковая нити шелкопряда. Полотно площадью в 1 мм2 выдерживает силу на разрыв в 260 кг.
В конце 17 в. во Франции велись разработки по созданию тканей из паутины, которые должны были заменить шёлк. Были сшиты перчатки и чулки. Изделия представлялись при Королевском дворе.
Паутина представляет собой секрет, который выделяется паутинными железами. Они находятся в брюшке, соединены тонкими канальцами с выходными отверстиями. Отверстия располагаются в паутинных бородавках. Они находятся на конце брюшка. У птицееда это парный орган.
Паутинных желёз в членистоногих животных несколько. Каждая имеет свою функцию, выделяет секрет для создания определённого участка паутины и для ткани, которая выполняет определённую функцию; строительство жилища и кокона, сигнализация, уборка территории.
У пауков отмечается наличие следующих желёз:
- дольковидная – отвечает за создание мягкого слоя кокона; нити используются ещё и для оборачивания жертвы, чтобы её легче было удержать хелицерами;
- трубковидная – секрет выделяется для изготовления верхнего слоя кокона; он более прочный и жёсткий;
- венечная – из нитей выстраивается внешний контур паутины и её крепление к какому-либо предмету: коре дерева, веткам, к грунту; птицеед используют нити данной природы для укрепления своей норы, для создания «воздушных» туннелей на дереве;
- древовидная железа выделяет секрет, из которого выводятся нити внутреннего контура паутины; на нитях находятся капельки клея; они распределяются по всей длине чётко на определённом расстоянии; для плетения пауки не используют узлы;
- большая ампуловидная железа выделяет секрет для изготовления основного «тела» полотна; нити ложатся точно на клейкие капельки;
- существует ещё малая ампуловидная железа, но у птицеедов она развита плохо; пауки изготавливают из нитей дополнительную спираль для ловчей зоны, что птицеедам несвойственно.
Нити состоят из белка, фиброина, который представляет собой цепочку аминокислот. Основную часть занимает аланин и глицин. В небольших количествах в паутинном секрете содержится глутаминовая кислота, лейцин, тирозин, серин. 13% приходится на протеид.
Это сложный белок. Он состоит из аминокислот и из соединений, которые относятся к неаминокислотной природе происхождения.
Состав секрета у самки и самца птицееда неодинаков. В период размножения мужские особи находят паучих по их паутине. Секрет выводится из паутинных бородавок с большой скоростью.
Он будто бы выстреливается пауком. Он жидкий, но соприкасаясь с воздухом, быстро кристаллизуется, превращаясь в прочную и эластичную нить.
Каждый паук-птицеед выплетает свою конструкцию полотна. Паутина отличается индивидуальным рисунком, способом расположения нитей, креплением.
По полотну арахнологи могут определить только пол и вид членистоногого животного. Для плетения особи используют передние и задние конечности. Арахнологи продолжают изучать мир насекомых, и в начале 2000 года они установили, что на конечностях у членистоногих животных тоже имеются паутинные микрожелезы. Которые активно используются для создания полотна.
Паутина членистоногих животных имеет сложную структуру. Плетение полотна является безусловным рефлексом паука. Птицееды не учат своё потомство создавать сети. Способность закладывается природой.
Личинки уже могут вести самостоятельный образ жизни. Они выкапывают небольшие норы, в которых укрепляют грунт с помощью тонких нитей или обустраивают жилище под корой дерева, густо оплетая близлежащую площадь.
YouTube responded with an error: Daily Limit Exceeded. The quota will be reset at midnight Pacific Time (PT). You may monitor your quota usage and adjust limits in the API Console: https://console.developers.google.com/apis/api/youtube.googleapis.com/quotas?project=268921522881
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.
В брюшной полости пауков есть многочисленные паутинные железы. Их протоки открываются мельчайшими прядильными трубочками, которые находятся на концах шести паутинных бородавок на брюшке паука. У паука-крестовика, например, таких трубочек около 500-550. Паутинные железы вырабатывают жидкий вязкий секрет, состоящий из белка. Этот секрет обладает способностью мгновенно затвердевать на воздухе. Поэтому, когда белковый секрет паутинных желез выделяется через прядильные трубочки, он застывает в форме тонких нитей.
12
1. Паук-крестовик (со вскрытой брюшной полостью)
2. Паутинные бородавки паука
Паук начинает прясть свою паутину так: он прижимает паутинные бородавки к субстрату; при этом небольшая порция выделившегося секрета, застывая, приклеивается к нему. Затем паук продолжает вытягивать вязкий секрет из паутинных трубочек при помощи задних ног. Когда он удаляется от места прикрепления, остальной секрет просто растягивается в быстро затвердевающие нити.
Пауки используют паутину для самых разных нужд. В паутинном убежище паук находит благоприятный микроклимат, там же он укрывается от врагов и непогоды. Некоторые пауки оплетают паутиной стенки норки. Из паутины паук плетет липкие ловчие сети для поимки добычи. Яйцевые коконы, в которых развиваются яйца и молодые паучки, тоже делаются из паутины. Паутина используется пауками также для путешествий - из нее маленькие тарзаны плетут страховочные нити, которые защищают от падения при прыжках. В зависимости от цели использования паук может выделять липкую или сухую нить определенной толщины.
По химическому составу и физическим свойствам паутина близка к шелку тутовых шелкопрядов и гусениц, только она гораздо прочнее и эластичнее: если нагрузка разрыва для гусеничного шелка составляет 33-43 кг на 1 мм 2 , то для паутины - от 40 до 261 кг на мм 2 (в зависимости от вида)!
Паутину могут выделять и другие паукообразные, например, паутинные клещи и ложноскорпионы. Однако подлинного мастерства в плетении паутины достигли именно пауки. Ведь важно не только уметь делать паутину, но и производить ее в большом количестве. Кроме того, «ткацкий станок» должен быть расположен в том месте, где им удобнее пользоваться. У ложноскорпионов и паутинных клещей сырьевая база паутины располагается... в голове, а ткацкий аппарат - на ротовых придатках. В условиях борьбы за существование преимущество получают животные, у которых голова утяжелена мозгами, а не паутиной. Такими и являются пауки. Брюшко паука - самая настоящая паутинная фабрика а прядильные устройства - паутинные бородавки - образованы из атрофированных брюшных ног на нижней стороне брюшка. Да и конечности пауков просто "золотые" - они прядут так ловко, что им может позавидовать любая кружевница.
Пауки – маленькие ткацкие фабрики, они умеют вырабатывать тонкие нити, из которых искусно плетут кружева. Их скорости и навыкам могут позавидовать опытные кружевницы. Откуда пауки берут свою паутину?
Если вы перевернете насекомое и присмотритесь, то на брюшке увидите бугорочки. Это паутинные бородавки, которые образовались в процессе эволюции из атрофированных задних ног. В брюшной полости паука находятся многочисленные паутинные железы, протоки которых открываются и закрываются крохотными прядильными трубочками. У каждого вида их разное количество, некоторые экземпляры имеют до 500 таких трубочек. Это миниатюрная «ткацкая фабрика». Железы неустанно вырабатывают жидкость. Вязкий секрет состоит из белка, который моментально затвердевает, соприкасаясь с воздухом. Жидкость проходит по тоненьким трубочкам и, застыв, образует паутину.
Паук прижимает паутинные бородавки к поверхности, из них вытекает липкий секрет и приклеивается к ней. Из паутинных трубочек продолжает поступать жидкость. При помощи задних ног паук растягивает жидкость в тонкую струйку, которая быстро затвердевает, образуя паутинку.
Паутина – это тончайшая нить в десятки раз тоньше человеческого волоса. Она высокопрочная и эластичная. К примеру, нить натурального шелка в шесть раз уступает паутине по прочности.
Паук использует паутину для разных целей. Тщательно обвив кладку своих яиц, паук защищает свое будущее потомство от хищников и пересыхания. Для коконов паук использует специальную паутину, которая содержит антибиотик. Он-то и защищает кладку от грибков и болезнетворных бактерий.
Паутинные сети – отличное приспособление для охоты. Сотканные сети имеют липкую середину. Насекомое, попав в «силки», прилипает, и отчаянно сопротивляясь, запутывается. Паук невозмутимо наблюдает за происходящим со стороны. О том, что сети поймали «обед», паук узнает по движениям сигнальной паутины, которую он предусмотрительно подвел прямо к себе в нору. Обессиленную добычу паук поедает.
Ловчие сети – чудо инженерии. Паукообразные продумали все до мелочей. Сначала они плетут рамку – продольные и поперечные нити на определенном расстоянии. Границы рамки прикрепляются к неподвижной поверхности, это может быть дерево, камень, стена и т. д. Лучевые опорные нити по своей форме напоминают снежинку. Насекомое плетет их из неклейкого материала, по ним паук будет приходить к пойманной жертве.
Второй этап плетения ловчих сетей заключается в прокладывании спиральных нитей. Для этих целей пауки используют клейкий материал, к этим нитям будет прилипать неосторожное насекомое. Покрытие со временем теряет способность прилипать, поэтому многие пауки время от времени покрывают ее свежим слоем «клея». Чтобы сплести такое сооружение, паук затратит минимальное количество паутины и времени.
Вход в нору пауки заплетают толстым слоем паутины. Во-первых, это спасает от непогоды, во вторых, защищает от врагов, в-третьих, внутри норы создается желаемый микроклимат. Если насекомому холодно в своем жилище, он обвешивает «коврами» стены норы.
Пауки не все свое время проводят в норе, иногда они путешествуют. Вырабатывая паутинку, они спускаются по ней, как по канату.
Пауку без паутины жилось бы не сладко. Чтобы паукообразные выжили, матушка-природа наградила их даром – умением вырабатывать чудо-нити. Насекомые повсеместно пользуются своим мастерством и, по-моему, на свою жизнь не жалуются.