Как пауки производят паутину
Большое количество паутинных желез располагается в брюшной полости паука. Протоки таких желез открываются в мельчайшие прядильные трубочки, имеющие выход на концевую часть специальных паутинных бородавок. Количество прядильных трубочек может варьироваться в зависимости от вида паука. К примеру, очень распространённый паук-крестовик имеет их пять сотен.
Это интересно! В паутинных железах вырабатывает жидкий и вязкий белковый секрет, особенностью которого является способность практически мгновенно затвердевать под воздействием воздуха и превращаться в тонкие длинные нити.
Процесс прядения паутины заключается в прижимании паутинных бородавок к субстрату. Первая, незначительная часть выделившегося секрета застывает и надёжно приклеивается к субстрату, после чего паук вытягивает вязкий секрет с помощью задних ног. В процессе удаления паука от места прикрепления паутины, белковый секрет растягивается и быстро затвердевает. На сегодняшний день известно и достаточно хорошо изучено семь разных видов паутинных желез, которыми производятся разные типы нитей.
Как пауки плетут паутину?
Схема создания паутины
Например, паук – ткач использует для постройки паутины несколько типов нитей. Для создания основы, так сказать каркаса, он выделяет сухую паутину. А для того чтобы ловить насекомых, на основу ткач накладывает липкую паутину. Паутинная нить (своего рода «шелк») выделяется специальными железами на брюшке паука. Разные железы выделяют различные типы шелка. Паук может в зависимости от цели плетения паутины использовать тот или иной паутинный материал.
Круглый паук начинает плетение паутины, выбрасывая на ветер нить. Шелк летит по ветру и цепляется за какой – нибудь предмет, например за ветку дерева, что позволяет пауку забраться вверх по этой нити и добавить еще нить к первоначальной, чтобы сделать ее прочнее. После того как паук сделает общие контуры паутины, он прядет нить, соединяющую одну сторону паутины с другой. С центра этой соединительной нити паук начинает плести еще одну нить, которая соединит центр паутины с боковой нитью.
Интересно: Чем отличаются индийский и африканский слон? Описание, фото и видео
Затем паук положит множество соединительных сухих нитей от краев паутины по ее радиусам к центру, как спицы в велосипедном колесе. Затем круговыми нитями оплетаются эти «спицы». Получается спиральная сухая паутина. Потом на поверхность сухой паутины накладывается клейкая нить. Теперь паук избавляется от сухой паутины — съедает ее. Орудие лова сделано, силки для насекомых готовы.
Интересный факт: некоторые паутины могут быть сложнее, другие — проще.
Состав и свойства паутины
Паутина паука является белковым соединением, в состав которого также входят глицин, аланин и серин. Внутренняя часть образуемых нитей представлена жесткими белковыми кристаллами, размер которых не превышает несколько нанометров. Кристаллы объединяются при помощи очень эластичных белковых связок.
Это интересно! Необычным свойством паутины является её внутренняя шарнирность. При подвешивании на паутинное волокно, любой предмет можно неограниченное количество раз вращать, без образования перекручивания.
Первичные нити переплетаются пауком и становятся более толстым паутинным волокном. Показатели прочности паутины приближены к аналогичным параметрам нейлона, но значительно прочнее, чем секрет тутового шелкопряда. В зависимости от того, с какой целью предполагается использовать паутину, пауком может выделяться не только липкая, но также и сухая нить, толщина которой значительно варьируется.
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 мигрировать с помощью паутины на большие расстояния с помощью порывов ветра.
Паук плетет паутину
Функции паутины и ее назначение
Паутина используется пауками в самых разных целях. Сотканное из прочной и надёжной паутины убежище позволяет создавать для членистоногих наиболее благоприятные микроклиматические условия, а также служит хорошим укрытием, как от непогоды, так и от многочисленных природных врагов. Многие членистоногие паукообразные способны оплетать своей паутиной стенки своей норки или делать из неё своеобразную дверку в жилище.
Это интересно! Некоторые виды используют паутину в виде транспорта, а молодые паучки покидают родительское гнездо на длинных паутинных нитях, которые подхватываются ветром и переносятся на значительные расстояния.
Наиболее часто пауки используют паутину для плетения липких ловчих сетей, что позволяет эффективно ловить добычу и обеспечивать членистоногому питание. Не менее известны так называемые яйцевые коконы из паутины, внутри которых появляются молодые паучки. Некоторые виды плетут паутинные страховочные нити, защищающие членистоногое от падения в процессе прыжка и для перемещения или ловли добычи.
Паутина для размножения
Для периода размножения характерно выделение самкой паутинных нитей, которые позволяют найти оптимальную пару для спаривания. Например, самцы-тенетники способны сооружать рядом с сетями, созданными самками, миниатюрные по размерам брачные паутинные кружева, в которые и заманиваются паучихи.
Самцы пауков-крестовиков ловко присоединяют свои горизонтальные паутины к радиально расположенным нитям ловчих сетей, сделанных самками. Нанося по паутине сильные удары конечностями, самцы вызывают колебания сети и, таким необычным образом, приглашают самок на спаривание.
Паутина для ловли добычи
С целью поимки своей добычи многие виды пауков плетут специальные ловчие сети, но для некоторых видов характерно использование своеобразных паутинных арканов и нитей. Пауки, которые скрываются в жилищах-норах, расставляют сигнальные нити, которые тянутся от брюшка членистоногого до самого входа в его убежище. При попадании добычи в ловушку, колебание сигнальной нити моментально передаётся пауку.
Липкие ловчие сети-спирали строятся немного по другому принципу. При её создании паук начинает плетение с края и постепенно продвигается к центральной части. В этом случае обязательно сохраняется одинаковый промежуток между всеми витками, в результате чего получается так называемая «спираль Архимеда». Нити на вспомогательной спирали специально обкусываются пауком.
Паутина для страховки
Пауками-скакунчиками используются паутинные нити в качестве страховки при нападении на жертву. Пауками прикрепляется страховочная нить паутины к любому предмету, после чего членистоногое прыгает на намеченную добычу. Эта же нить, прикрепленная к субстрату, используется для ночлега и страхует членистоногое от нападения всевозможных природных врагов.
Это интересно! Южнорусские тарантулы, покидая своё жилище-нору, тянут за собой тончайшую паутинную нить, что позволяет быстро найти при необходимости обратную дорогу или вход в убежище.
Паутина как транспорт
К осени некоторые виды пауков выводят молодь. Выжившие в процессе взросления молодые паучки стараются взбираться как можно выше, используя с этой целью деревья, высокорослые кустарники, крыши домов и другие строения, заборы. Дождавшись достаточно сильного ветра, маленький паучок выпускает тонкую и длинную паутинку.
От длины такой транспортной паутины напрямую зависит расстояние перемещения. Дождавшись хорошего натяжения паутинки, паук откусывает её конец, и очень быстро взлетает. Как правило, «путешественники» способны пролететь на паутине несколько километров.
Пауками-серебрянками паутина применяется в качестве водного транспорта. Для охоты в водоёмах этому пауку требуется дыхание атмосферным воздухом. При спуске на дно, членистоногое способно захватывать порцию воздуха, а на водных растениях из паутины сооружается своеобразный воздушный колокол, который удерживает воздух и позволяет пауку охотиться на свою добычу.
Ловчую сеть паука превратили в синтезатор
Модель, демонстрирующая разрыв ловчей сети паука.
Markus J. Buehler / YouTube
Ученые преобразовали колебания паутины в звуки, различимые человеческим ухом. Необычная методика позволяет лучше понять, как пауки строят ловчие сети и собирают с их помощью информацию об окружающем мире. Кроме того, ее можно использовать для создания музыкальных композиций. О своем исследовании авторы рассказали на конференции Американского химического общества, которая в этом году проходит в онлайн-формате.
Ловчая сеть паука — один из наиболее совершенных охотничьих инструментов в дикой природе. Ее высокая эффективность отчасти связана с тем, что она представляет собой продолжение органов чувств хозяина. Сидящий в центре сети паук анализирует вибрации паутинных сетей и своевременно узнает, что в них запуталась добыча. Кроме того, колебания паутины оповещают пауков об опасности и помогают им общаться с сородичами.
Команда исследователей под руководством инженера и специалиста по материаловедению Маркуса Бюлера (Markus J. Buehler) из Массачусетского технологического института разработала необычную методику, которая позволяет лучше понять, как паук собирает информацию с помощью паутины.
На первом этапе ученые провели лазерное сканирование ловчей сети паука-кругопряда Cyrtophora citricola
. Представители этого вида строят трехмерные сети, которые не очень похожи на плоские сети привычных нам пауков. На основе полученных изображений Бюлер и его коллеги построили компьютерную модель, демонстрирующую, как именно тысячи паутинных нитей соединяются между собой. С помощью симуляции исследователи получили возможность в реальном времени отслеживать реакцию ловчей сети различные формы физического воздействия. В первую очередь их интересовали колебания отдельных нитей. По словам Бюлера, паучья сеть напомнила его команде музыкальный инструмент со множеством струн. Это навело ученых на мысль перевести колебания паутины в звуки, различимые человеческим ухом.
Исследователи (и помогавший им современный художник из Аргентины Томас Сарацено (Tomás Saraceno)) рассчитали частоту вибраций паутинных нитей на основе их длины, толщины, эластичности и структуры белков, из которых они состоят. Затем они присвоили частотам, на которых колеблются нити, определенные звуковые частоты. Также ученые установили ряд дополнительных правил, определяющих соответствия между колебаниями отдельных нитей и звуками, в которые они преобразуются. Например, чем ближе к наблюдателю находится нить, тем громче она звучит.
В результате ученые получили своеобразный синтезатор, на котором можно играть, дотрагиваясь до виртуальной ловчей сети. Они записали несколько видео, демонстрирующих, как звучат разные участки сети C. citricola
в ответ на прикосновения, растяжение или разрыв. Кроме того, они сонифицировали разные этапы ее строительства.
Бюлер и его коллеги надеются, что их методика поможет больше узнать о том, как паукам удается строить сложные конструкции из паутины. Кроме того, она может использоваться в творческих целях, например, для создания необычных музыкальных композиций.
Сонификация данных становится все более популярной среди ученых и музыкантов. Хотя ее нельзя назвать по-настоящему строгим научным инструментом, она позволяет привлечь интерес к различным областям исследований. В материале «Грув наших датасетов» вы можете познакомиться с несколькими примерами необычных сонификаций и услышать, как могли бы звучать элементарные частицы, микроорганизмы и годичные кольца. А недавно мы рассказывали о звездной музыке, основанной на астрофизических данных.
Сергей Коленов
Различие паутины по видам пауков
В зависимости от вида, пауками может сплетаться разная паутина, которая является своеобразной «визитной карточкой» членистоногого.
Круглая паутинка
Такой вариант паутины смотрится необыкновенно красиво, но является смертоносной конструкцией. Как правило, круглая паутина подвешивается в вертикальном положении и имеет часть клейких нитей, что не позволяет выбраться из неё насекомому. Плетение такой сети осуществляется в определенной последовательности. На первом этапе изготавливается внешняя рамка, после чего выполняется прокладка радиальных волокон от центральной части к краям. Спиральные нити вплетаются в самом конце.
Это интересно! Круглая паутина средних размеров имеет более тысячи точечных соединений, а для её изготовления требуется более двадцати метров паутинного шёлка, что делает конструкцию не только очень легкой, но и невероятно прочной.
Информация о наличии добычи в такой ловушке поступает к «охотнику» посредством специально вплетаемых сигнальных нитей. Появление каких-либо разрывов в такой паутине вынуждает паука заниматься плетением новой сети. Старая паутина, как правило, поедается членистоногими.
Прочная паутина
Такой вид паутины присущ для пауков-нефилов, широко распространённых на территории Юго-Восточной Азии. Построенные ими ловчие сети часто достигают в диаметре пару метров, а их прочность позволяет легко выдерживать вес взрослого человека.
Такие пауки ловят в свою прочную паутину не только обычных насекомых, но и некоторых мелких птиц. Как показывают результаты исследований, пауками такого вида может вырабатываться порядка трёх сотен метров паутинного шёлка ежедневно.
Паутина-гамак
Маленькие, круглые «пауки-монетки» плетут одну из самых сложных паутинных конструкций. Такими членистоногими ткутся плоские сети, на которых паук располагается и ожидает свою добычу. От основной сети вверх и вниз отходят специальные вертикальные нити, которые прикрепляются к расположенной поблизости растительности. Любые летающие насекомые быстро запутываются в вертикально сплетенных нитях, после чего падают на плоскую паутину-гамак.
Конструкция паутины
Положение клейких капелек на паутинной нити (вверху) и строение капельки. Каждая капелька имеет гликопротеиновое ядро и водянистую оболочку, состоящую в основном из воды и пептидов
Конструкция паутины, как полагают специалисты, меняется в зависимости от способа охоты. Для нас вся паутина кажется одинаковой и состоящей из совершенно стандартных элементов. Такое обманчивое впечатление создается потому, что мы не видим паутину в ультрафиолетовом свете.
Использование человеком
Человечеством скопировано множество конструктивных природных находок, но плетение паутины относится к очень сложным естественным процессам, и качественно воспроизвести его на данный момент, так и не удалось. В настоящее время ученые пытаются воссоздать природный процесс при помощи биотехнологии, основанной на выделении генов, которые ответственны за воспроизводство белков, входящих в состав паутины. Такие гены внедряются в клеточный состав бактерий или дрожжей, но моделирование самого процесса прядения на сегодняшний день является невозможным.
Всё о пауках
В мире насчитывается примерно 40000 разновидностей пауков. Жизнь каждого паука проходит так, что за год он убивает приблизительно 2000 вредных насекомых, которые по неосторожности попадают в его липучие сети. В основном, жертвами многих представителей пауков считаются мухи и комары. Если прочесть все о пауках, то станет известно, что размер этих существ в зависимости от их разновидности может быть от 0,4 мм до 10 см
При этом размах конечностей у паука часто превышает 25 см. Окрас и рисунок на пауках разных типов зависит от структурного строения покровов волосков и чешуек, а также от присутствия и локализации разного типа пигментов. В связи с этим такие существа окрашены как в тусклый одноцветный окрас, так и в яркую тональность.
Строение тела
Эти удивительные существа имеют 2 отдела своего тела. Это брюшко и головогрудь, которые соединены между собой тонкой перепонкой. Если внимательно исследовать паука, то станет ясно, что паукообразные имеют головогрудь с определенным разделением на грудную и головную части, обеспечиваемое тонкой бороздой.
На головной части каждого паука находятся такие органы, как хелицеры, которые образуются первой парой конечностей; педипальпы, которые образованы из второй пары конечностей, глаза и ротовой аппарат. Таковы характеристики и описание каждого представителя паукообразного рода.
Для детей интересным будет то, что пауки не имеют полноценной кровеносной системы. Также у них нет крови. Она заменена лимфой.
Что касается мозга паука, то он в его теле занимает в среднем четверть всего объёма.
У пауков есть сердце, но оно имеет своеобразное строение и состоит из 3 или 4 дыр. Сквозь данные отверстия лимфа попадает в область сердца, после чего она течет по телу, попадая в области между внутренними органами.
Дыхательный орган у пауков тоже обладает уникальным строением. Дыхательная система у таких существ состоит из легочных мешков, которые выполнены в форме пластин, напоминающих книги.
Каждый представитель паукообразных имеет по 8 лап, а на каждой ноге — по 6 колен.
Среда обитания
В мире пауки обитают повсеместно и живут на всех континентах земного шара.
Не обитают интересные пауки лишь на территории, где круглый год поверхность земли скрыта под льдом.
