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? Секрет паутинных желез
- Паутина за один час
- Охота на жертву
Технология растяжки
Ловчая сеть для ее эффективности должна быть между чем-нибудь растянута – например, между ветками. Когда первая нить создана ее создателем достаточно длинной, он прекращает прядение и растопыривает прядильные органы. Так он ловит ветерок. Малейшее шевеление ветра (даже от нагретой земли) относит паутинку к соседней «опоре», за которую та и цепляется. Паук по «мостику» перемещается (чаще всего провиснув спинкой вниз) и начинает плетение новой радиальной нити. Только когда основа закреплена, он начинает двигаться по окружности, вплетая в нее липкие поперечные линии. Надо сказать, пауки – весьма экономные создания. Оказавшуюся ненужной поврежденную или старую паутину они съедают, пуская «вторсырье» на второй круг использования. А старой она становится, по мнению создателя, довольно быстро, так как паук плетет паутину зачастую каждый день (или ночь, если он – сумеречный охотник).
Ядовитые пауки
Пауков принято бояться. Действительно, почти все они вооружены ядовитыми коготками, но для людей опасны лишь немногие виды. В США остерегаться надо двух из них – «бурого отшельника» (Loxosceles reclusa
) и «черной вдовы» (Latrodectus mactans
). Длина первого всего 0,6 см. Этот паук обитает на Среднем Западе, часто в жилищах, где прячется за мебелью. На месте его болезненного укуса образуется язвочка, которая может никогда полностью не зарасти. Паук «черная вдова» встречается почти по всей территории США. Укус этого вида вызывает сильную боль и может привести к смерти из-за впрыскиваемого в ранку нейротоксина. Тело самки блестяще-черное с ярко-красными пятнами. На нижней стороне брюшка обычно находится красный узор в виде песочных часов. Самец гораздо мельче самки, но сходен с ней по окраске. Название «черная вдова» объясняется тем, что самка часто поедает партнера после спаривания, что, впрочем, среди пауков явление довольно распространенное. Этот вид неагрессивен, и пауки обычно пытаются скрыться от человека, но, если взять их в руки, часто кусаются.
Охота
Птицеед-голиаф является плотоядным пауком. Перед тем как напасть на потенциальную жертву, это существо затаивается в импровизированной засаде. Так паук подстерегает свой «ужин». Как только будущая добыча приблизилась на достаточное для атаки расстояние, птицеед набрасывается на нее, пуская в ход клыки.
Вопреки своему названию птицеед вовсе не питается птицами. Это был, по всей видимости, единичный случай. Дело в том, что этот вид паука из отряда паукообразных животных был впервые замечен именно тогда, когда он по какой-то причине поедал птицу. Зоологи, продолжительное время наблюдавшие за голиафами, пришли к выводу, что излюбленной и основной пищей этих существ являются как беспозвоночные (бабочки, жуки), так и позвоночные животные (мыши, маленькие змеи, лягушки).
Где образуется и откуда выходит
Пауки и их паутина – в своем роде уникальное природное явление. Процесс плетения напоминает производство сахарной ваты – заранее смешанный состав вытягивается из узкого отверстия резервуара и застывает на воздухе в виде тонкой нити.
Емкостью служит брюшко животного, а материалом – секрет, вырабатываемый его внутренними паутинными железами.
В нижней части тела паука (опистоме) расположены от 1 до 4 пар наростов – паутинные бородавки. У некоторых видов эти выросты подвижны и одновременно выполняют функцию органа осязания. Это и есть та область, откуда у паука появляется паутина.
Часть поверхности бородавок усеяна мелкими волосками – паутинными трубочками. Каждая из них является выходным протоком внутренней железы и состоит из двух частей – толстой (базальной, внутренней) и тонкой (формирующей, концевой). Участок с трубочками называется паутинным полем.
Наряду с трубочками в производстве паутины участвуют хитиновые конусы, также расположенные на поверхности бородавок. В них открываются более крупные железы.
Выделение нити контролируется центральной нервной системой паука. Толщина, липкость и даже оттенок могут варьироваться.
Для этого в процессе плетения задействуются различные типы желез, например:
- трубковидные – выпускают нити для яйцевого кокона. У самцов данный тип желез отсутствует;
- ампуловидные – производят сухие толстые нити для основы сети;
- грушевидные – прочные тонкие волокна для крепления паутины к основе;
- дольковидные – двойное шелковое волокно, основа спиральных нитей ловчей сети;
- древовидные – выделяют клей для покрытия основы, не застывающий при контакте с воздухом. При сильном увеличении на нитях будут заметны капельки – липкий секрет древовидных желез. Именно на них во время дождя концентрируется влага.
У каждой разновидности пауков свой набор желез. Переключение с одной на другую занимает примерно минуту. Паук-крестовик плетет паутину, используя 6 желез. На его паутинных бородавках расположено от 480 до 560 трубочек и около 20 конусов.
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.
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.
121. 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.
Бабье лето – отличная пора осени, когда можно понежиться под последними тёплыми лучиками солнышка в году, насладиться отличной погодой, повидаться с ушедшим летом. Но, как водится, бочку мёда должно что-то портить. Паутина. Она везде. Она отравляет моё счастье, пугает и портит настроение. Она бесит! Паутина спешит мне навстречу в самых неожиданных местах, даже там, где передо мной минуту назад кто-то прошёл, даже там, где поблизости нет никакой растительности.
А ещё говорят, что паутина – невероятно крепкий и прочный материал. Как паук плетет паутину, что её разносит повсеместно?
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.
Уникальные качества паучьего «текстиля»
Несмотря на мелкие размеры создателей, особенности паутины вызывают некоторую зависть со стороны венца природы – человека. Некоторые ее параметры невероятны даже с достижениями современной науки.
- Прочность. Паутина может порваться от своего веса, только если паук выплетет ее длиной в 50 метров.
- Исключительная тонкость. Отдельная паутинка заметна, только когда попадает в луч света.
- Эластичность и упругость. Растягивается ниточка без разрыва в 2-4 раза, причем без потери прочности.
И все эти качества достигаются без всякого технического оборудования – паук обходится тем, чем снабдила его природа.
Как плетется паутина?
Основой каждой паучьей ловушки являются несущие нити в количестве 3-4 штук. Это самая прочная часть паутины. На основу крепятся радиальные нити, каждый конец которых крепится к опоре в виде ветки дерева, листьев растений и так далее. На радиальные нити паук наносит ловчую спираль, которая является самой липкой частью ловушки. Именно на нее и попадаются жертвы пауков — чтобы добыча не смогла освободиться, хищник быстро к ней прибегает и впрыскивает яд. Эти вещества превращают внутренности попавшихся в сеть насекомых в питательную массу, которую пауки просто всасывают в себя.
Строение паутины
Этапы строительства
Основание паутины очень похоже на снежинку или точку, из центра которой расходится несколько лучиков. Эти центральные нити-лучики самые плотные и толстые по своей структуре. Иногда паук делает основу сразу из нескольких нитей, как бы заранее укрепляя свои тропы.
Когда основание будет готово, животное переходит к строительству «ловчих спиралей». Они изготавливаются уже совершенно из другого вида паутины. Эта жидкость отличается клейкостью, хорошо липнет. Именно из липкой паутины и строятся круги на основании.
Паук начинает свое строительство с внешнего круга, постепенно продвигаясь к центру. Он удивительным образом чувствует расстояние между кругами. Совершенно не имея под рукой циркуля или специальных измерительных приборов, паук безошибочно распределяет паутину так, что между кругами исключительно одинаковое расстояние.
Технология плетения паутины
Как правило, многие виды пауков предпочитают вести ночной образ жизни, поэтому плетут паутину в основном ночью. В среднем паук на эту процедуру затрачивает около часа. Если требуется отремонтировать западню для насекомых, то на это уходит еще меньше времени.
Ниже можно увидеть на видео, как паук плетет паутину и сколько времени у него на это тратится. Если паутину сорвать, то на следующее утро на том же месте появится точно такая же паутина. Наиболее красивая паутина получается у кругопрядов. С помощью прочных нитей паук формирует треугольник, после чего он заполняет ее ячейками определенной величины.
Интересно знать! В тропических лесах Бразилии живет паук-птицеед, который плетет настолько прочную паутину, что местные рыбаки используют ее в качестве сетей для поимки рыбы. Из нитей пауков можно сплести не только тонкое, но и достаточно прочное полотно. Из вещества пауков некоторые компании шьют бронежилеты.
В саду можно увидеть, как паук плетет паутину, расположив ее на 2-х деревьях. Это может быть ажурная ловчая сеть или воронка, которая блестит на солнце, привлекая насекомых. Конечно, для многих этот процесс – это загадка. Даже трудно представить, как паук смог натянуть паутину между двумя деревьями. Как правило, паук перелетает на паутине с одного дерева на другое под действием ветра. Закрепив второй конец, ему остается самое простое – это заполнить пространство ячейками.
При этом, находясь в состоянии полета, паук контролирует расстояние до соседнего дерева, регулируя при этом длину паутины. Иногда, чтобы зацепиться за какую-либо ветку, он просто выстреливает паутину в нужное место.
Паук плетет паутину. Watch this video on YouTube
Состав паутины
Основа паутины (2/3 ее состава) – это нерастворимый в воде белок фиброин (фибриллярный белок). Это вещество, которое дает паутине паука повышенную прочность. Состоит из комплекса простых белков (альбуминов), d-аланина (аминокислота), глютаминовой и аминоуксусной кислот.
Клейкость паутине обеспечивает серицин (вещество белкового происхождения, шелковый клей). В химический состав паутины также входит нитрат и гидрофосфат калия, обеспечивающие защиту от бактерий и грибков.
В зависимости от типа используемых желез паук производит около 7 разновидностей волокон различного химического состава, из чего и сплетает структурные части паутины.
Структура нити неоднородна. Она составлена жесткими белковыми кристаллами, прочно соединенными эластичными связками.
Нить сохраняет прочность при растяжении, не перекручивается даже при длительном вращении. Последнее свойство называется «шарнирность». Солнечный свет, жаркий и сухой воздух ослабляют прочность нити.
Виды паутинок
Интересно не только то, как паук плетет паутину, но и то, что он умудряется вырабатывать ее разных «сортов». Грубо говоря, их можно разделить на три типа:
- Крепкие – производятся только тенетниками и ложатся в основу ловчих сетей.
- Липкие. Из них делаются перемычки все в тех же сетях, и приклеиваются при малейшем прикосновении, причем так, что снять их весьма затруднительно.
- Бытовые. Из них пауки творят коконы и «дверки» для норок. Причем они еще бывают и нескольких видов, поскольку вырабатываются разной степени мягкости и пушистости.
Учеными выделяется и еще один вид паутины, которая отзеркаливает ультрафиолет, подманивая бабочек. Многие считают, что готовая паутина обязательно имеет свой узор. Однако это не так: названия пауков, способных на творческие изыски, можно пересчитать без особого труда, и все такие художники относятся к аранеоморфным представителям этого отряда членистоногих.
Зачем пауку нужна паутина
Паук не просто плетет паутину, где хочет и когда хочет. Он плетет его по мере необходимости и в тех местах, где это может ему пригодиться. У каждой паутины есть свое предназначение. Самки плетут паутину, чтобы привлечь самцов. Вот потому что:
- Железы паука расположены возле половых органов, что позволяет самке одновременно выделить особый секрет, привлекающий самцов.
- Захватывающие сети плетут паутину сфер. Такие сети могут иметь диаметр 2 м и более. Прочность нитей такова, что в сети может запутаться птица, а не крупный грызун или земноводное. Большинство пауков ловят насекомых и их личинок.
- Пауки, живущие в земле, роют ямы с множеством ходов. Они не плетут ловушку, а закрывают вход паутиной и плетут сигнальные нити. Эти провода подают сигнал, если пострадавший находится рядом с дырой. В этом случае паук немедленно реагирует и появляется у входа в свою нору.
- Пауки ведут замкнутый образ жизни и образуют пары только на период размножения. Каждый паук охраняет свою территорию и не допускает к ней посторонних. В случае освоения новых территорий паук плетет длинную нить, прикрепляя ее к любой основе, и ждет хорошего порыва ветра. Попав в воздух, паук под действием силы ветра способен преодолевать десятки и даже сотни километров. Такие миграции распространяются с рождением молодых пауков.
- После спаривания самка создает из сети особый кокон и откладывает в него до 1000 кусочков яиц. Некоторые виды нападают где-то на кокон, а некоторые тащат его, пока не родятся пауки.
- Некоторые виды пауков, такие как водяной паук, используют нити паутины, чтобы построить гнездо под водой. Этот дом наполнен воздухом и в нем живет самка. В брачный период она выпускает к себе паука, после чего на свет появляется потомство, которое какое-то время живет в этом гнезде. Сюда он тащит захваченную жертву.
- Попав в паутину насекомого, паук заворачивает ее в паутину, предварительно введя токсин. После этого он отворачивается от своей жертвы и наблюдает за ней. После полной смерти приступайте к трапезе. Если паук не голоден, оставьте другую жертву, пока он не проголодался.
- Есть разновидности, которые оборачивают листья паутиной, после чего натягивают длинную паутину. При необходимости паук натягивает паутину, тем самым оживляя лист. В результате некоторые хищники реагируют на этот лист, а не на настоящее паучье гнездо.
Есть и умелые пауки, которые из подручных средств и паутины строят плот и плавают на нем, охотясь на мальков, личинок, ракообразных и так далее
Если ловильная сеть сильно повреждена, паук может покинуть ее и начать формироваться где-то рядом с новой паутиной.
Важный момент! Некоторые членистоногие поедают сети. Специалисты объясняют такие действия пауков тем, что их организм требует восполнения запасов белков. К тому же на паутине всегда скапливается влага, которая необходима пауку.
Почему паутина в пять раз прочнее стали: ученые наконец нашли ответ
Прочные сети
Владелец паутины — грозный и крайне ядовитый коричневый паук-отшельник Чтобы узнать, почему паутина в пять раз прочнее стали, ученые изучили нити, которые ядовитый паук Loxosceles reclusa вырабатывает для создания ловчих сетей и вместилищ для кладок яиц. При укусе этого паука с невероятно длинными лапами у человека развивается локсосцелизм — воспаление, а затем и гангренные струпья из отмирающих тканей на месте укуса. Исследователи внимательно рассмотрели паутину с помощью атомного микроскопа и обнаружили одно удивительное обстоятельство. То, что невооруженный глаз принимает за одну-единственную тончайшую нить (толщина которой примерно в 1000 раз меньше человеческого волоса), на самом деле является плотным «канатом», сплетенным из сотен нановолокон. Диаметр одного такого волокна — 20 миллионных долей миллиметра. Подобно современным кабелям, каждая нить паутины состоит из параллельных наноструктур длиной не менее 1 мкм.
Не очень длинное волокно, не правда ли? Так может показаться на первый взгляд. Однако, если рассмотреть структуру на микроуровне, то окажется, что длина такого волокна может превосходить ширину примерно в 50 раз — и исследователи уверены, что они могут растягиваться еще сильнее.
Нановолокна в живой природе: секрет прочности
Идея того, что паутина состоит из нановолокон, не нова и уже множество раз обсуждалась в научном сообществе. Однако до сих пор исследователи не могли предоставить доказательство того, что наноскопические нити составляют всю паутину, а не отдельные ее части. «Секретным оружием» ученых в данном случае стали уникальные свойства паутины Loxosceles reclusa. Если большинство пауков прядет цилиндрические нити, то паутина этих по факту плоская, как лента — это облегчило исследование под мощным микроскопом.
Новое открытие основывается на еще более ранней работе, которую команда опубликовала год назад. Тогда ученые выяснили, что L. reclusa (их еще называют «коричневые пауки-отшельники») усиливают плоские нити с помощью специальной техники плетения. Словно живая швейная машинка, паук вплетает примерно 20 микропетель в каждый миллиметр паутины. Такие «стежки» укрепляют липкую ловчую сеть и придают ей невероятную прочность. Исследователи уверяют, что даже если форма нитей и техника плетения сетей у других пауков и отличаются, новое открытие может стать отправной точкой для изучения натуральных волокон, которые производят другие виды.
Заключение
Для человечества эта информация чрезвычайно важна — зная, как природа создает сверхпрочные и очень легкие нити, мы и сами сможем создавать их синтетические аналоги. Искусственная паутина пригодилась бы везде, от военной и медицинской промышленности до рядового текстиля. Однако сейчас воссоздать подобное волокно в промышленных масштабах крайне тяжело, и в это так никто и не преуспел (хотя пару лет назад такие попытки были). Ученые надеются, что дальнейшие исследования помогут рано или поздно поставить на службу человечеству один из самых сложных и необычных материалов в мире.
Паутина нужна для страховки
Пауки-скакунчики используют паутинную нить для нападения. Они прикрепляют страховочную нить к какому-либо предмету и прыгают на намеченную жертву. Южнорусский тарантул, покидая свою нору, тянет за собой едва заметную паутинную нить, по которой он всегда найдет вход в покинутое убежище. При обрыве страховки тарантул не в состоянии найти свою норку и отправляется на поиски новой. Пауки-скакунчики на паутинных нитях, прикрепленных к субстрату, проводят ночное время. Это своеобразная страховка от хищников.
Основная задача паутины — поимка добычи.
