Чем паук плетет паутину

Удивительные факты о пауках и паутине

Земля-наш необыкновенный и неповторимый дом и ее силы сотворили огромное количество чудес. Одно из них-это пауки, вернее то вещество из которого они плетут свои паутины.

Из чего состоит паутина?

Эти волокна по прочности не уступают армирующей нити, используемой в бронежилетах. Пауки-удивительнейшие создания природы. Их паутинная нить хранится в брюшке насекомого, в паутинных железах, виде вязкой консистенции и содержит в себе серин, глицин, и аланин. По прядильным трубочкам паук выделяет секрет, мгновенно застывающий на воздухе и превращающийся в невесомые ажурные ловушки. Науке известно семь типов паутинных желез, которые производят, разные по своим качествам, нити. На сегодняшний день пока не известны такие виды насекомых, обладающие всеми семью типами желез. Обычно у паука от одной до четырех пар таких желез.

Структура паутинного полотна.

А вы знали, что паутина не однородна и состоит из разных видов? Одна часть, радиальные волокна — остов будущего творения, состоит из сухих нитей, по ним паук передвигается. Спиральные нити, располагаются кольцами и покрываются липким слоем, который и создает ловушки для неосторожных жертв. Паук передвигается только по радиальным нитям, потому сам и не прилипает к ней. Но даже если паук и попадет на кольцевую нить, то все-равно не запутается. Природа позаботилась и об этом. Она наделила членистоногих особыми лапками, покрытыми волосками. Клейкие капли, собираются этими волосками, а затем, с поднятой ноги паука, опять стекают на нить паутины. Но и это еще не все. Есть еще одна хитрость, которую использует паук, для удачной охоты. Сигнальная нить! Она прикрепляется от паутины к лапке паука и служит сигналом к тому, что «обед прибыл», добыча попала в ловушку.

Условия, влияющие на паутину.

На липкий слой паутины влияют климатические условия, а именно:

Прочность клейкого вещества, скрепляющего нити между собой, зависит от того насколько сухой и жаркий климат. Но еще больше разрушают паутину –прямые солнечные лучи, вот почему пауки очень любят селиться в затемненных и прохладных местах.

Удивительные сети паука.

Тип паутины, а он для каждого вида членистоногих только один, пауки выбирают в зависимости от среды обитания. Если паук живет у водоема, то его паутина будет отличаться рисунком, а нити касаться воды. Когда же паука относили от воды, то он переключался на плетение другой, «сухопутной» сети, более подходящей для нового места жительства. Однако ученые обнаружили интересный факт:, чтобы не плести «нелюбимый» вид сети, пауки возвращались в привычный ареал обитания. Но есть один вид членистоногих, проживающий на острова Кокос в Тихом океане, которые плетут три разных вида сетей для охоты. Почему паук принимает решение, какую сеть сплести, зависит это от местоположения или от личных предпочтений, ученым еще предстоит выяснить.

Почему паук съедает свою паутину вместе с жертвой?

Часто пауки повторно используют свою паутину, съедая сети, а на их месте строят новые. Зачем?

Известно, что паукам для выживания нужна вода. Она им необходима для увлажнения органов дыхания, состоящих из трахей и легких. Пауки, которые активно охотятся, пьют дождевую воду или росу. А те которые пассивно сидят на своих ловчих сетях имеют в составе паутины такие вещества, как карбоксилат, амид и ионы триметиламмония, способные связывать молекулы воды из воздуха. Таким образом паутина насыщается влагой и паук ее не съедает, а «выпивает». Другим объяснением данного факта – является пополнение потерянного белка. В организме паука есть специальный фермент, позволяющий ее переваривать.

Для чего еще пауку паутина

Но функции паутины не ограничиваются только добычей пропитания. Она занимает существенное значение в жизни паукообразных и не заменима в следующих случаях.

Процесс плетения паутины настолько загадочен и неповторим, что вызывает мировой интерес. Наука не нашла еще способы воспроизведения аналога ажурной ловушки.

Источник

Как пауки плетут паутину: технология создания смертельного кружева

Влипнуть или попасть в паутину – не очень приятное ощущение. Она какая-то липкая, вякая и очень тонкая. Попасть в нее можно повсюду – между деревьями, в траве и на земле. Но есть ряд особенностей того, как плетет паук паутину, что делает её именно такой.

Что такое паутина

Паук в своей паутине.

Сама паутина – это секрет паутинных желез, что застывают на воздухе. Он вырабатывается в специальных паутинных бородавках, тонких выростах на краюшке брюшка.

В составе паутины белок фиброин, который и образует волокна, делает их прочными и эластичными. Для соединения и прикрепления используется та же материя, которая погружается в специальный клейкий гель, выделяемый другими железами. Они же, из передне-боковых бородавок, вырабатывают и волокно, что является материалом чуть водянистым, покрывающем сами нити.

Как паук производит паутину

Сам процесс очень интересный. Производство проходит так:

Использование и функции

Волокно паутины очень прочное, для сравнения схожа с плотностью нейлона. По некоторым мнениям это потому что паук её создаёт в то время, как висит на том же волокне.

У неё есть интересные функции:

Считается, что основная функция паутины – ловля добычи. Это действительно так, но у неё есть еще ряд важных функций.

Пойманная в сеть паучья еда там обездвиживается. Да и саму добычу они часто в паутину заворачивают.

Самцы могут начинать акт ухаживания за самкой с того, что дёргает её паутину, так привлекая её внимание. Некоторые виды на паутине оставляют семенную жидкость, чтобы самку оплодотворить.

Яйца также развиваются в коконе из паутины. Там же какое-то время выращивается молодняк.

Пауки водяные делают коконы под водой, в них остаётся воздух для дыхания. Те, кто строит норы, оплетают ней внутреннюю часть жилища.

Некоторые виды в паутину вплетают листочки, что являются марионеткой. Пауки их двигают при приближении хищников, чтобы обмануть их.

Использование паутины человеком

Люди пытаются создать аналоги паутины для использования в медицине и в конструкции. Американская компания создаёт прототип материала, чтобы использовать его для изготовления бронежилетов. Они будут прочные и лёгкие.

Народная медицина не обошла стороной. Её используют как средство, останавливающее кровь.

Виды паутины

В зависимости от вида паука, отличается форма готовой паутинной конструкции. Это, можно сказать, отличительная черта.

Обычно есть 3-4 несущие нити, которые являются основой конструкции и крепятся к основе соединительными дисками. Радиальные сходятся к центру, а спиральные создают форму.

Любопытно, но сам паук к своей паутине не крепиться и не липнет. Он касается только кончиками ног сетей, а на них есть специальная смазка.

Круглая форма

В такую ловушку попадает добыча, а охотник чует движение и выбирается из засады. Если в сети появляется дыра, паук полностью переплетает новую.

Прочная паутина

Это конструкция круглой или похожей формы большого диаметра. Сеть с большим количеством ячеек готовится для поимки крупной добычи. Существует гамак — конструкция, в которой поселяются пауки и ожидают свою жертву. Она плоская, расположена будто горизонтальным матрасиком, от которого по краям отходят вертикальные нити для крепления.

Заключение

Паутина паука – настоящий шедевр и хитрая инженерная конструкция. Она создаётся грамотно и продумано, выполняет ряд функций, что обеспечивают комфорт, питание и удобство её хозяина.

Источник

Как заставить пауков работать на нас?

Как заставить пауков работать на нас?

Автор

Редакторы

Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: Пауки — интереснейшие создания природы, а их удивительная среда обитания — паутина — уже давно рассматривается учеными, как источник получения альтернативных биоматериалов. Статья рассказывает о способах приручения и «воспитания» пауков с целью воспроизводства и использования волокон паутины.

Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021

Эта работа опубликована в номинации «Школьная» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.

Партнеры номинации — медико-биологическая школа «Вита» и «Новая школа».

Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.

Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.

Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Они поймали в кустах трёх мохнатых пауков и.
заставили их работать.
Один паук плёл из паутины сетку для рыбной ловли.
Второй паук плёл из паутины одежду.
Н. Сладков. Планета чудес

В прошлом веке человечество пережило не одну техническую революцию. Эти революции изменили нашу жизнь. Такие изобретения, как автомобили, самолеты, телевизоры, лазеры, компьютеры и Интернет приучили нас к переменам. История показала, что мы не можем стоять на месте. Техногенные революции затронули и область производства новых материалов для разных сфер нашей жизни. От тяжелого машинного оборудования и твердых металлов человечество переходит к биотехнологиям и биоматериалам. Одним из таких перспективных материалов является паутина — удивительный материал, сочетающий в себе прочность стали, жесткость кевлара и легкость. паутины. А еще оказалось, что паутина может эффективно применяться в различных медицинских биоконструкциях, поскольку паутинный материал биологически совместим с организмом человека [1].

О некоторых свойствах «паутинного клея» и возможностях его применения «Биомолекула» рассказывала ранее: «“Умный клей” из паутины» [3].

Но для промышленного применения любого материала важно решить, как минимум две задачи: как получить материал в достаточном количестве и сколько он будет стоить. У шелка тутового шелкопряда 4500 лет не было конкурента в виде искусственного или синтетического материала. В наш век технических революций паутинный шелк, еще не найдя широкого применения в своем нативном виде, уже имеет серьезных синтетических соперников. Сможет ли он вообще выдержать такую конкуренцию?

В этой статье мы посмотрим, как люди на протяжении веков пытались адаптировать пауков к жизни в неволе, и попытаемся понять, можно ли пауков приручить и заставить работать на нас.

Немного из истории

Пауки и их паутины заинтересовали ученых еще в XVIII веке [4]. Впервые вопрос о замене обыкновенного привозного шелка на паутину европейских кругопрядов был поставлен французом Боном в 1709 г. Его работа о пользе шелка пауков, вместе с изготовленными им перчатками и чулками, была представлена Королевскому обществу в Монпелье. Примерно в 1791 г. Термейер сделал новую удачную попытку получения шелка от обыкновенного крестовика Araneus diadematus (рис. 1), причем он получал нить прямо из паутинных бородавок.

Рисунок 1. Паук A. diadematus

Во второй половине XIX в. в разных странах пытались получать шелк от тропических пауков рода Nephila. В результате в 1899 г. изготовили образец роскошной шелковой ткани, длиною пять метров. А десятью годами ранее, с 1888 г., начали проводить опыты по акклиматизации Nephila во Франции. Потом по ряду экономических причин исследования, связанные с паутинами, велись весьма пассивно. Высокая стоимость паутинного шелка, превышающая в десятки раз цену обыкновенного шелка, охлаждала интерес к работе в этом направлении. Но сами пауки весьма интересовали ученых. В 1930 г. француз Бонне сделал еще одну попытку адаптировать паука Nephila clavipes (рис. 2) для жизни в Европе. Эти опыты окончились неудачей: Nephila не переносили французские зимы.

Рисунок 2. Паук N. clavipes

Серьезное изучение физических свойств паутины фактически началось после исследования М. Денни [5]. Эта работа стала стартом для дальнейших исследований паутинных волокон. Возможно, это связано с появлением новых электронных приборов и открытий в биохимии. 90-е годы минувшего века и начало нынешнего ознаменовались нарастающим потоком исследований механических, химических, биологических свойств и внутренней структуры волокон паутины [6], [7].

Например, было установлено, что самая прочная нить паутины — каркасная. Ее биологическая структура подробно изучена. На рисунке 3 показана поликристаллическая структура волокна паутины [8].

Рисунок 3. Аморфный матрикс и бета-кристаллы в волокне паутины

В его состав входят два ковалентно связанных белка: спидроин 1, который образует кристаллические β-складчатые структуры и кодируется геном MASP1, и спидроин 2, образующий аморфный матрикс и кодирующийся геном MASP2 [9]. Сегменты кристаллического строения, состоящие из β-складчатых слоев, чередуются с участками так называемого аморфного матрикса. Этот матрикс, богатый глицином, представляет собой спиральные участки и случайные петли, которые обеспечивают эластичность волокон. Своей прочностью паутина обязана β-складчатым структурам, богатым аланином.

Выделение паутины полностью контролируется нервной системой паука. Вытягивая паутину, паук прикрепляет ее к точке опоры и начинает отдаляться. Секрет вытягивается и застывает на воздухе, превращаясь в нить. В зависимости от назначения, паутина может быть липкой или сухой, а нить обычно состоит из одного или нескольких волокон. Паук использует свой шелк для ряда разнообразных целей: строительства ловушек для добывания пищи, создания коконов при размножении, перемещения в пространстве, обматывания добычи. Для реализации перечисленных целей паук использует различные железы, количество которых обычно не превосходит семь. На рисунке 4 представлены типы паутинных желез и вырабатываемая ими паутина.

Рисунок 4. Типы паутинных желез и вырабатываемая ими паутина

Вооружившись полученными знаниями, в 1943 г. советские ученые Молотовского (Пермского) государственного университета имени А.М. Горького вновь заинтересовались вопросом приручения пауков. Актуальность и практическая значимость этих работ определялась тем, что:

Паучьи фермы

Получение нитей

Прежде всего провели исследование по определению длины паутинной нити, которую можно получить от крестовика Araneus marmoreus (рис. 5) путем выматывания паутины из паутинных бородавок [10].

Рисунок 5. Паук A. marmoreus

Выматывание производили в двух вариантах. В первом варианте паутину выматывали из паука до предела, то есть до тех пор, пока паук совершенно не прекращал выделение паутины. Такое предельное выматывание приводило к быстрому истощению паутинных желез после одной-двух операций. После такого эксперимента пауки продолжали жить и принимать пищу, но деятельность паутинного аппарата прекращалась. Приводим таблицу предельного выматывания шести самок Araneus marmoreus, которая представлена в работе [10].

Во втором варианте — ежедневно проводили выматывание не более 100–150 м паутины от каждой самки, после чего выматывание прекращали.

Продуктивность пауков при порционном выматывании значительно возрастала. При предельном выматывании от одной самки получили в среднем 263 м, а максимум 524 м. При порционном — средняя цифра увеличивалась почти в три раза, достигая 739 м, а максимум достиг 1000 м.

Примечательно, что систематическая деятельность паутинных желез, при надлежащем питании, способствует увеличению продукции. Автор работы сравнила порционное выматывание пауков с применяемым в практике сельского хозяйства раздоем коров, где систематическое усиление деятельности желез приводит к многократному увеличению продукции.

Содержание пауков

Разобравшись с такой «дойкой», ученые перешли к вопросу содержания самих «коров». Здесь мы будем опираться на работу Д.Е. Харитонова [4]. Он отмечает, что при разведении пауков в ограниченном (тесном) помещении обычно сталкиваются с фактом их взаимного истребления, даже при наличии более или менее подходящей пищи. Через определенный промежуток времени в группе остается в живых только один паук. Причиной этого являются теснота помещения и скученность населения, обусловливающие близость доступной пищи. Более сильные, ловкие и агрессивные особи съедают более слабых. Пища, которую обычно давали группе пауков, например, мушки Drosophila, кажущаяся вполне подходящей (нежные кожные покровы, достаточно на разовый запас пищи), оказывается гораздо менее привлекательной для пауков, чем их собратья.

Однако, дело не только в качестве корма, но и в количестве. Бесперебойное снабжение массы пауков достаточным количеством корма представляется довольно сложным делом. Снижение темпа размножения насекомых, применяемых в качестве корма, может сильно отразиться на сохранении численности пауков. Здесь может прийти на помощь и оказать большую услугу смешанный из разных видов насекомых корм, или периодическое изменение корма. Попытки замены живой пищи мясом, яичным белком или нарезанными на куски дождевыми червями показали, что пауки могут питаться этой пищей, но как она отражается на скорости их развития и плодовитости, было не ясно.

Казалось бы, очень легко избегнуть затруднения, рассаживая воспитываемых паучков поодиночке. Однако при рассаживании паучков, только что вышедших из кокона, результат был один — паучки погибали. Как выяснилось при изучении этого вопроса, самки некоторых видов пауков остаются при коконе, ухаживают за малышами и подкармливают их.

Таким образом, содержание паучков в неволе для получения нитей непосредственно из бородавок путем выматывания требует огромных затрат сил, времени и средств, а результаты сравнительно скромные. Выматывание паутины в большинстве случаев приводит к быстрой смерти пауков.

Рисунок 6. Паук L. megatheloides

Такой инновационный медицинский материал с паутиной может спасти жизнь человека с ожогами более 60% всей поверхности тела.

В результате наблюдений было установлено, что благодаря специальным добавкам к питанию приплод и выживаемость потомства Linothele megatheloides составляют почти 100%. Это в среднем 50 молодых особей — потенциальных производителей «второй кожи» — за полгода. На кормление одной самки уходит 2–3 таракана в неделю. Условия содержания пауков — это отсутствие солнечного света, высокая влажность (80–90%), температура 28°C, комплексное питание и капельное опрыскивание паутины раз в неделю. При создании благоприятных условий кормления, содержания, ухода и «доения» пауков можно добиться увеличения паутинопрядения в 2–3 раза.

Рассмотренные способы содержания пауков показали, что «добровольный» труд пауков намного продуктивнее, чем принудительное выматывание паутины из них в лаборатории. Получается, что с пауками нужно поступать так же, как и с любыми другими живыми существами: труд не должен быть рабским и принудительным.

Метод «добровольного труда» на данный момент показал себя весьма эффективным и позволяет добиваться хороших результатов. Тем не менее на данный момент еще нельзя сделать окончательных выводов о широком использовании этого метода в будущем. Все зависит от того, для каких целей и с какими пауками его применять.

Безусловно, приучение пауков к спокойной и сытной жизни на паутинной ферме еще не до конца отработанный и изученный процесс. Природа более 200 млн лет проводила селективный отбор этих членистоногих, в том числе эволюционировали их паутинный и ядовитый аппараты [11]. А у современных ученых нет даже нескольких тысячелетий, как у древних китайцев, приручивших гусениц тутового шелкопряда.

Биотехнологии продолжают развиваться. Возможно, ученым придет на помощь генная инженерия. Можно ведь характер паука изменить и сделать его более спокойным или тутового шелкопряда «модернизировать», введя ему, например, рекомбинантную ДНК паутины. Уже сейчас определен точный набор генов для синтеза каждого вида паутины, вырабатываемого железами паука. В работе [12] представлен первый аннотированный геном паука-кругопряда, каталогизирующий 28 спидроинов Nephila clavipes, в том числе 8, о которых ранее не сообщалось.

Легкая, почти невесомая паутинка прошла долгий путь эволюции, и теперь на основе знаний о ее химическом составе новые промышленные компании разрабатывают синтетические волокна. Может быть, через несколько лет производство биосинтетической паутины достигнет таких масштабов, что из синтетического паутинного шелка будут шить, например, одежду. Но нам всегда хочется прикоснуться к чему-то натуральному! И остается мечта, придя в магазин, задать продавцу вопрос: из какого именно шелка изготовлен этот шарфик — шелкопрядного или паучьего?

Источник

Как паук плетет паутину

В наше время благодаря достижениям науки и техники, можно увидеть и понять, как паук плетет паутину. Эти способности членистоногие унаследуют от своих родителей на генетическом уровне. Другими словами, все действия запрограммированы, поскольку молодых паучков никто такому мастерству не учит. Различные виды пауков плетут паутину различной формы, различной величины и различной структуры, в зависимости от предназначения.

Состав паутины

У пауков имеются специальные железы, которые вырабатывают особый секрет. После того, как из желез начинает появляться это вещество, паук его растягивает, в результате чего получаются тонкие и прочные ниточки. В результате фигурных переплетений получается достаточно прочная конструкция. Этот секрет предназначается для различных, в том числе и строительных целей.

Основу подобного строительного материала составляет белок, в комплексе с аланином, серином и глицином. Находясь внутри паутинной железы, вещество представляет жидкую форму. После того, как вещество будет использовано в виде нитей, оно затвердевает на воздухе.

Паутинные железы, в виде бородавок, расположены рядом с половыми органами. Нить состоит из кристаллического белка, который в разы увеличивает прочность и гибкость высохших нитей. В зависимости от предназначения паутины ее толщина и прочность может заметно отличаться.

Интересный факт! Прочность паутины такая же, как если бы ее связали из нейлона. При этом она сохраняет свои характеристики, как при сжатии, так и при растяжении. Если на длинной паутине подвесить предмет и начинать его вращать в одном направлении, то паутина не запутается и не окажет никакого сопротивления вращению. Благодаря таким уникальным свойствам паутины, паук может долго висеть на паутине. Паутина не только прочная, она достаточно легкая, поэтому пауки часто с помощью паутины преодолевают большие расстояния под действием силы ветра.

Зачем пауку нужна паутина

Паук не просто плетет паутину, там, где ему вздумается и когда ему вздумается. Он плетет ее, когда нужно и в тех местах, где она ему может пригодиться. У каждого паука паутина имеет свое предназначение. Самки плетут паутину для того, чтобы привлечь самцов. Поэтому:

Существуют так же пауки-умельцы, которые из подручных средств и паутины сооружают плот и плавают на нем, охотясь при этом на мальков рыб, на личинок, на рачков и т.д.

Если ловчая сеть сильно повреждена, то паук может ее оставить и начать формировать, где-то недалеко новое полотно.

Важный момент! Некоторые членистоногие поедают свои ловчие сети. Специалисты объясняют подобные действия пауков тем, что их организм требует пополнения белком. Кроме этого, на паутине всегда скапливается влага, которая необходима для паука.

Источник