Устройство паутины. Как паук плетет паутину? Где образуется и как используется пауком паутина. Защитный механизм у входа в нору

Паутина – это выделения из паутинных желез, которые спустя короткое время застывают. Химический состав схож с шелком насекомых, на 50 % состоит из белка. Большинство групп паукообразных способны выделять и плести паутину (ложноскорпионы, пауки, некоторые виды клещей). Люди сталкиваются с ней постоянно, но мало кто задумывается о ее особенностях и способах появления.

Откуда берется паутина у паука?

Паутина вызывает восхищение правильностью геометрических форм, утонченностью нитей. Паутинный шелк – прочное натуральное волокно, созданное для определенных целей.

Секрет паутинных желез

Арахнологи выяснили, что паутина у паука берется из брюшка, откуда отходят паутинные железы. На нем 6 паутинных бородавок, на которых расположены прядильные трубочки. Их количество у каждого вида разное. Крестовик обладает 600 трубочками.

Секрет жидкой и вязкой консистенции состоит из белка. Он помогает волокну моментально застывать вод воздействием воздушного потока. Прядильные трубочки, откуда выделяется секрет, создают его в форме тончайшей нити. По химическому составу и физическим показателям она близка в шелку тутового шелкопряда, но паутинное волокно прочнее и лучше тянется.

Кристаллы из белка входят в ее химический состав. Когда хищник плетет паутину, он на ней свисает. Если предмет подвесить на паутинное волокно и вращать его бесконечное количество раз в одну и ту же сторону, оно не перекрутится и не создаст силы противодействия.

Паук, как плетет паутину, так и съедает ее вместе с жертвой за 1-2 часа. Одни ученые считают, что они так восполняют потерянный белок в организме, а другие – что членистоногое животное заинтересовано в воде, которая в виде росы или дождевых осадков остается на нитях.

Паутина за один час

Количество времени на плетение ажурной ловушки зависит от погодных условий и желаемых размеров. Паутина маленького размера в благоприятную погоду будет сплетена за час, при самых больших размерах паук потратит 2-3 часа. Существуют виды, плетущие волокно каждый день – утром или вечером. Это их основная деятельность, помимо охоты.

Процесс создания паутинного волокна:

паук прижимает паутинные бородавки к необходимому месту (дерево, ветка, стена);
секрет прилипает к основанию;
хищник отходит от места прилипания и растягивает на ветру нить задними конечностями;
работу хищник делает длинными передними конечностями, которыми формирует каркас из высохших нитей;
после окончания плетения он формирует липкие спирали.

В построении ловушек важная роль отведена ветру. После того, как хищник достает нить, он растягивает ее под воздушным потоком. Ветер относит ее конец на незначительное расстояние. Хищник использует паутинную нить в качестве предмета перемещения. Этот способ помогает паукообразным строить ловушки между деревьями и в высокой траве.

Основные функции

Функции паутины не ограничены ловлей пищи. Она занимает ключевое значение в жизни паукообразного, поскольку незаменима в определенных случаях.

Охота на жертву

Построение сетей для ловли добычи – одна из причин того, зачем у пауков возникает необходимость делать паутину. От структуры паутины зависит ее способность обездвижить жертву. Некоторые виды хищников настолько малы, что сами становятся жертвой крупных насекомых. Введенный пауком в тело жертвы яд действует не сразу. Чтобы жертва не сбежала, хищник берет ее и заворачивает в волокно, после чего ждет превращения внутренностей добычи в жидкое состояние.

Если сравнить паутину и волос человека, первая окажется более тонкой. Она сравнима по прочности со стальной проволокой.

Привлечение самцов

Некоторые виды паукообразных самок в период размножения выделяют паутинный секрет с феромонами. Эта «метка» привлекает самца. Сигнальные волокна формирует большинство видов, но у некоторых инициатива исходит от самца.

В поиске женской особи для размножения самцы плетут сперматическую сетку, на которую предварительно выделяют каплю семенной жидкости. Для привлечения самки особи мужского пола прикрепляют свои нити к паутине самки и приводят ее в движение. Так они сообщают ей о цели пребывания. Для спаривания самка отправляется в паутинное пространство самца.

Отвлечение внимания хищников

Кругопряды создают из сетей отвлекающие муляжи, склеивая паутиной листья и веточки. Они размещают «обманку» на своей паутине, чем стараются ввести хищника в заблуждение. Животное прячется недалеко от муляжа и дергает за нити, совершая ими обманные движения.

Впервые паук, способный делать своего двойника, обнаружен в лесах Амазонки, биологом Филом Торресом. Он наткнулся на паутину со странным, по его мнению, пауком. Поначалу биолог решил, что он мертвый, но, приблизившись, обнаружил, что это искусно сделанная копия из листьев. Создатель приманки поджидал добычу в другом месте.

Паутинный кокон

Из секрета паутинных желез хищники плетут коконы для потомства. Количество достигает 100 штук, в зависимости от плодовитости самки. Коконы с яйцами самки находятся в подвешенном состоянии, в безопасном месте. Оболочка кокона формируется из 2-3 слоев и пропитывается специальным секретом, склеивающим все его части.

При необходимости самки переносят кокон с яйцами на другое место. Он прикрепляется к прядильному органу на брюшке. Если посмотреть на кокон в приближенном виде, он напоминает мяч для гольфа. Яйца под плотным слоем волокна выпирают и образуют бугорки. Кокон для потомства используют даже те виды хищников, которые охотятся и никогда не плетут паутину.

Защитный механизм у входа в нору

Норные виды хищников выкапывают себе убежища в земле и оплетают паутиной его стенки. Они используют ее для укрепления грунта, что помогает защитить нору от неблагоприятных погодных условий и природных противников.

Функции паутины на этом не заканчиваются, членистоногое животное использует ее в качестве:

Средства перемещения. Подвижный хищник использует ее, как транспортное средство. С ее помощью он может быстро перемещаться между деревьями, кустами, листьями и даже зданиями. Благодаря использованию паутинных нитей, пауки перемещаются на расстояние нескольких километров от точки отправления. Они забираются на возвышенность, выпускают моментально застывающее волокно и уносятся воздушным потоком.
Страховки. Пауки-скакунчики плетут ажурное полотно, чтобы подстраховать себя во время охоты на жертву. Они закрепляются нитью за основание предмета и совершают прыжок на добычу. Некоторые виды пауков, чтобы не потерять свою нору, протягивают от нее волокно при уходе и возвращаются обратно по нему.
Подводных убежищ. Их создают только обитающие в воде виды. Известно, зачем паутина необходима им при постройке подводных нор, – она обеспечит воздух для дыхания.
Устойчивости на скользкой поверхности. Эту функцию используют все виды тарантулов – клейкий материал на лапах помогает им удерживаться на скользкой поверхности.

Некоторые виды обходятся без плетения паутинных нитей, только охотятся. Но для многих она – помощник в процессе выживания.

Почему не прилипают сами?

Чтобы спокойно передвигаться по ловушке и не стать ее жертвой, паук протягивает сухие нити, без клейкого вещества. Он ориентируется в постройке, поэтому знает, какая часть волокна предназначается добыче, а какая – безопасна для него. Он поджидает жертву в центре постройки.

Дополнительные факторы, помогающие пауку не прилипать к собственной паутине:

кончики лап хищника смазаны маслянистой жидкостью;
на его конечностях множество волосков, уменьшающих площадь прикасания к липким нитям;
он перемещается специальным образом.

Современные ученые до сих пор не научились создавать паутину искусственным путем. Но попытки сделать ее точную копию продолжаются. Генетики из Канады вывели искусственным методом коз, в молоке которых содержится паутинный белок. Как паук делает паутину, технология ее плетения – загадка природы, которую не разгадали величайшие умы.

Природа позаботилась о существовании пауков и дала им способность искусно плести паутину. Она помогает им добывать пропитание, защищать потомство и свое жилище, а также пользоваться ею в целях перемещения. Ажурная ловушка вызывает мировой интерес своей загадочностью и невозможностью искусственного воспроизведения. Каждый вид паукообразных вызывает глубочайший интерес и поражает специфическими особенностями.

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

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.

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

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

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.