Паутина паука: как плетёт, где она образуется, откуда выходит, роль паутины в жизни паука?

Состав паутины

По химическому составу паутина схожа с шелком, который вырабатывают некоторые виды насекомых, например, тутовый шелкопряд. Однако по прочности вещество, вырабатываемое паукообразными, намного превосходит секрет гусениц.

Паутина

Паутина состоит из двух видов веществ:

• органические;
• неорганические.

Основная нить состоит из фиброина. Это нерастворимый в воде белок, состоящий из комплекса простых белков. Именно он — то вещество, которое дает паутине высокую прочность и эластичность. Серицин – компонент, обеспечивающий паутине клейкость. Также в списке ингредиентов гидрофосфат и нитрат калия. Они обладают антисептическими свойствами и защищают нить от поражения грибками и бактериями.

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.

Конструктивные особенности и виды паутины

Ловушки, созданные пауками разных видов, могут довольно заметно отличаться друг от друг по технологии плетения паутины и внешнему виду. Различают несколько основных типов ловушек:

1. Круглая. Самая распространенная. Из центра в стороны лучами расходятся утолщенные нити. Они соединены кругами различного диаметра, идущими от центра к краям. Интересный факт – расстояние между всеми окружностями примерно одинаковое. Плетение такой сети паук начинает с натяжения основных нитей. А после он тянет нить меньшей толщины, и начиная с внешнего края соединяет основу круговыми линиями, радиус которых по мере приближения к центру уменьшается. В процессе охоты паук либо остается в центре ловушки, либо сидит на конце сигнальной нити.
2. Зигзагообразная. Некоторые разновидности паукообразных формируют сеть в форме зигзагов. Такая конструкция привлекает внимание потенциальных жертв, а кроме того, выбраться из нее намного сложнее.
3. В форме конуса. По такой схеме ловушки плетут пауки из семейства воронковых. Чаще всего подобные воронки располагаются между стеблями растений, а хищник сидит на дне, поджидая добычу. Когда жертва приближается, паук затягивает ее внутрь конуса.
4. Бесформенная. Иногда встречается паутина, в которой сложно обнаружить хоть какое-нибудь симметричное строение. Это бесформенное нагромождение нитей. Такую паутину часто можно заметить в углах жилых помещений.
5. Капля на нитке. Пауки Mastophora cornigera ловят насекомых с помощью паутины уникальной формы. Это небольшой паутинный шарик, закрепленный на прочной нити. Шарик пропитан феромонами и очень липкий. Хищник спускает шарик на нити, размахивает им и таким образом ловит добычу. За такой способ охоты паука назвали Болас по аналогии с метательным охотничьим оружием.
6. Между ног. Особенность этой формы не в плетении паутины, а в ее расположении. Пауки-гладиаторы плетут небольшую сеть, размещая ее между передних ног. Готовой ловушкой они накрывают насекомых, оказавшихся поблизости.

От конструкции сети будет зависеть, как именно и как долго паук плетет паутину между деревьями или другими опорами.

Веревка из паутины

Дмитрий Багров «Квант» №4, 2010

Каждый может легко смахнуть паутину, висящую между ветками дерева или под потолком в дальнем углу комнаты. Но мало кто знает, что если бы паутина имела диаметр 1 мм, то она могла бы выдержать груз массой приблизительно 200 кг. Стальная проволока того же диаметра выдерживает существенно меньше: 30–100 кг, в зависимости от типа стали. Почему же паутина обладает такими исключительными свойствами?

Некоторые пауки прядут до семи типов нитей, каждая из которых имеет собственное назначение. Нити могут использоваться не только для ловли добычи, но и для строительства коконов и парашютирования (взлетая на ветру, пауки могут уходить от внезапной угрозы, а молодые пауки таким способом расселяются на новые территории). Каждый из типов паутины производится специальными железами.

Паутина, используемая для ловли добычи, состоит из нескольких типов нитей (рис. 1): каркасной, радиальной, ловчей и вспомогательной. Наибольший интерес ученых вызывает каркасная нить: она имеет одновременно высокую прочность и высокую эластичность — именно это сочетание свойств является уникальным. Предельное напряжение на разрыв каркасной нити паука Araneus diadematus

составляет 1,1–2,7. Для сравнения: предел прочности стали 0,4–1,5 ГПа, человеческого волоса — 0,25 ГПа. В то же время каркасная нить способна растягиваться на 30–35%, а большинство металлов выдерживают деформацию не более 10–20%.

Рис. 1.

Различные нити в составе паутины: каркасная нить самая прочная, она держит всю паутину в целом; радиальная нить тонкая и не липкая, она поддерживает липкую ловчую нить; вспомогательная спираль помогает расположить ловчую нить. Изображение: «Квант»

Представим себе летящее насекомое, которое ударяется в натянутую паутину. При этом нить паутины должна растянуться так, чтобы кинетическая энергия летящего насекомого превратилась в тепло. Если бы паутина запасала полученную энергию в виде энергии упругой деформации, то насекомое отскочило бы от паутины, как от батута. Важное свойство паутины состоит в том, что она выделяет очень большое количество теплоты при быстром растяжении и последующем сокращении: энергия, выделяемая в единице объема, составляет более 150 МДж/м3 (сталь выделяет — 6 МДж/м3). Это позволяет паутине эффективно рассеивать энергию удара и не слишком сильно растягиваться, когда в нее попадает жертва. Паутина или полимеры, обладающие аналогичными свойствами, могли бы стать идеальными материалами для легких бронежилетов.

В народной медицине есть такой рецепт: на рану или ссадину, чтобы остановить кровь, можно приложить паутину, аккуратно очистив ее от застрявших в ней насекомых и мелких веточек. Оказывается, паутина обладает кровеостанавливающим действием и ускоряет заживление поврежденной кожи. Хирурги и трансплантологи могли бы использовать ее в качестве материала для наложения швов, укрепления имплантантов и даже как заготовки для искусственных органов. С помощью паутины можно существенно улучшить механические свойства множества материалов, которые в настоящее время применяются в медицине.

Итак, паутина — необычный и очень перспективный материал. Какие же молекулярные механизмы отвечают за ее исключительные свойства?

Мы привыкли к тому, что молекулы — чрезвычайно маленькие объекты. Однако это не всегда так: вокруг нас широко распространены полимеры, которые имеют длинные молекулы, состоящие из одинаковых или похожих друг на друга звеньев. Все знают, что генетическая информация живого организма записана в длинных молекулах ДНК. Все держали в руках полиэтиленовые пакеты, состоящие из длинных переплетенных молекул полиэтилена. Молекулы полимеров могут достигать огромных размеров.

Например, масса одной молекулы ДНК человека порядка 1,9·1012 а.е.м. (однако это приблизительно в сто миллиардов раз больше, чем масса молекулы воды), длина каждой молекулы составляет несколько сантиметров, а общая длина всех молекул ДНК человека достигает 1011 км.

Важнейшим классом природных полимеров являются белки, они состоят из звеньев, которые называются аминокислотами. Разные белки выполняют в живых организмах чрезвычайно разные функции: управляют химическими реакциями, используются в качестве строительного материала, для защиты и т. д.

Рис. 2.

Молекула спидроина и модель ее укладки в волокне. Изображение: «Квант»

Каркасная нить паутины состоит из двух белков, которые получили названия спидроинов 1 и 2 (от английского spider

— паук). Спидроины — это длинные молекулы с массой от 120000 до 720000 а.е.м. У разных пауков аминокислотные последовательности спидроинов могут отличаться друг от друга, но все спидроины имеют общие черты. Если мысленно вытянуть длинную молекулу спидроина в прямую линию и посмотреть на последовательность аминокислот, то окажется, что она состоит из повторяющихся участков, похожих друг на друга (рис. 2). В молекуле чередуются два типа участков: относительно гидрофильные (те, которым энергетически выгодно контактировать с молекулами воды) и относительно гидрофобные (те, которые избегают контакта с водой). На концах каждой молекулы присутствуют два неповторяющихся гидрофильных участка, а гидрофобные участки состоят из множества повторов аминокислоты, называемой аланином.

Длинная молекула (например, белок, ДНК, синтетический полимер) может быть представлена как скомканная запутанная веревка. Растянуть ее не составляет труда, потому что петли внутри молекулы могут расправляться, требуя сравнительно небольшого усилия. Некоторые полимеры (например, резина) могут растягиваться на 500% своей начальной длины. Так что способность паутины (материала, состоящего из длинных молекул) деформироваться больше, чем металлы, не вызывает удивления.

Откуда же берется прочность паутины?

Чтобы понять это, важно проследить за процессом формирования нити. Внутри железы паука спидроины накапливаются в виде концентрированного раствора. Когда происходит формирование нити, этот раствор выходит из железы по узкому каналу, это способствует вытягиванию молекул и ориентации их вдоль направления вытяжки, а соответствующие химические изменения вызывают слипание молекул. Фрагменты молекул, состоящие из аланинов, соединяются вместе и образуют упорядоченную структуру, похожую на кристалл (рис. 3). Внутри такой структуры фрагменты уложены параллельно друг другу и сцеплены между собой водородными связями. Именно эти участки, сцепленные между собой, и обеспечивают прочность волокна. Типичный размер таких плотно упакованных участков молекул составляет несколько нанометров. Расположенные вокруг них гидрофильные участки оказываются неупорядоченно свернутыми, похожими на скомканные веревки, они могут расправляться и этим обеспечивать растяжение паутины.

Рис. 3.

Рекомбинантный белок паутины, способный образовывать особые структуры — тончайшие нити диаметром 3–5 нм. Изображение: «Квант»

Многие композиционные материалы, например армированные пластмассы, устроены по тому же принципу, что и каркасная нить: в относительно мягком и подвижном матриксе, который дает возможность деформации, находятся малые по размерам твердые области, которые делают материал прочным. Хотя материаловеды давно работают с подобными системами, созданные человеком композиты только начинают приближаться к паутине по своим свойствам.

Любопытно, что, когда паутина намокает, она сильно сокращается (это явление получило название суперконтракции). Это происходит потому, что молекулы воды проникают в волокно и делают неупорядоченные гидрофильные участки более подвижными. Если паутина растянулась и провисла от попадания насекомых, то во влажный или дождливый день она сокращается и при этом восстанавливает свою форму.

Отметим также интересную особенность формирования нити. Паук вытягивает паутину под действием собственного веса, но полученная паутина (диаметр нити приблизительно 1–10 мкм) обычно позволяет выдержать массу, в шесть раз большую массы самого паука. Если же увеличить вес паука, вращая его в центрифуге, он начинает выделять более толстую и более прочную, но менее жесткую паутину.

Когда заходит речь о применении паутины, возникает вопрос о том, как ее получать в промышленных количествах. В мире существуют установки для «доения» пауков, которые вытягивают нити и наматывают их на специальные катушки. Однако такой способ неэффективен: чтобы накопить 500 г паутины, необходимо 27 тысяч средних пауков. И тут на помощь исследователям приходит биоинженерия. Современные технологии позволяют внедрить гены, кодирующие белки паутины, в различные живые организмы, например в бактерии или дрожжи. Эти генетически модифицированные организмы становятся источниками искусственной паутины. Белки, полученные методами генной инженерии, называются рекомбинантными. Отметим, что обычно рекомбинантные спидроины гораздо меньше природных, но структура молекулы (чередование гидрофильных и гидрофобных участков) остается неизменной.

Есть уверенность, что искусственная паутина по своим свойствам не будет уступать природной и найдет свое практическое применение как прочный и экологически чистый материал. В России исследованиями свойств паутины совместно занимаются несколько научных групп из различных институтов. Получение рекомбинантной паутины осуществляют в Государственном научно-исследовательском институте генетики и селекции промышленных микроорганизмов, физические и химические свойства белков исследуют на кафедре биоинженерии биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, изделия из белков паутины формируют в Институте биоорганической химии РАН, их медицинскими применениями занимаются в Институте трансплантологии и искусственных органов.

Откуда берется паутина у паука?

Если говорить очень обобщенно и образно, то паук делает паутину также как делают сахарную вату. В брюшке членистоногого собирается секрет, который образуется во внутренних паутинных железах. Есть 6 типов паучьих желез, в которых производятся нити, предназначенные для различных целей, например, для создания кокона, для плетения основы сети, для крепления паутины, для покрытия основы. Набор желез у пауков различных видов отличается.

Обматывание паутиной жертвы

В нижней части брюшка паука находятся паутинные бородавки – подвижные парные выросты, которые у некоторых видов выполняют также функцию органов осязания. Поверхность выростов покрыта мелкими волосками. Это паутинные трубочки, каждая из которых является внутренним протоком железы. Именно из этих трубочек и выходит паутина. Участок, на котором расположены трубочки, называется паутинным полем. Помимо трубочек, паутина выделяется через хитиновые конусы, которые также находятся на поверхности бородавок. Эти конусы имеют больший диаметр и являются протоками более крупных желез.

Выделение паутины контролирует нервная система паука, регулируя липкость, толщину, даже оттенок цвета.

Прочность паутины

Паутина крепчайшее вещество из всех искусственно создаваемых материалов. Ее прочность принято измерять в dernier (1г на 9000м). Благодаря ученым, выполнившим расчеты и замеры, удалось определить, что прочность паутины 6-8 dernier. То есть, говоря человеческим языком, она порвется под тяжестью своего веса только, если ее длина будет составлять более 50 метров. Стоит отметить еще и то, что удельная прочность паутины в 2-3 раза выше прочности стали

.

Толщина ее настолько мала, что её можно заметить только тогда, когда на нее падают лучи света. При своей небольшой толщине паутина способна задержать летящую пчелу или муху. На брюхе у паука расположено множество маленьких углублений из которых выделяется жидкость. Основной элемент выделяемой жидкости — это белок, который при попадании на воздух затвердевает в результате окисления и других сопутствующих реакций.

При выделении пауком вещества образуется тонкая нить, далее это членистоногое переплетает её в более толстое и более прочное волокно.

Роль и значение паутины в жизни паука

Бесспорно, в первую очередь паутина нужна паукам для того, чтобы охотиться. В сплетенную сеть попадают насекомые, которые составляют основной рацион питания паукообразных. Но паутина – это не только средство для ловли добычи. В жизни пауков она выполняет множество самых разнообразных функций:

1. Создание кокона. Самка сплетает из паутины прочные и удобные коконы, в которые откладывает яйца. После вылупления маленькие паучки проводят в этом коконе первые недели своей жизни, чувствуя себя вполне защищенными от внешней среды и врагов.
2. Убежище. Паутина позволяет членистоногому укрыться от непогоды, спрятаться от врагов.
3. Размножение. В зависимости от видовой принадлежности самка либо самец пользуются нитью паутины для привлечения внимания противоположного пола. Либо самец прикрепляет к сети самки свою нить, сообщая ей о своих намерениях, либо самка выделяет нить, пропитанную феромонами, по которой ее можно легко отыскать.
4. Транспортное средство. Прочная и эластичная структура нити паутины делает ее прекрасным средством передвижения. С ее помощью пауки могут перемещаться между деревьями или кустарниками, и даже перелетать на большие расстояния, зацепившись за паутину, которую несет порыв ветра.
5. Защита. Некоторые виды пауков с помощью паутины склеивают мусор и делают муляж, который выглядит как паук. В случае опасности они дергают за нить, муляж шевелится, хищник отвлекается, а паук успевает покинуть опасное место.

У некоторых водных разновидностей пауков в мешке из паутины находится воздух, который позволяет им находиться под водой.

Виды волокон

Различают также следующие виды волокон:

• Липкие (предназначены для ловли добычи)
• Крепкие (поддерживают перекладины, по которым передвигается паук и которые не липнут)
• Для коконов (предназначены для яиц). Различают как пушистые и мягкие, так и жесткие и твердые

Известен тот факт, что пауки делают разного рода рисунки в виде спиралей, крестов и т.д.. Но этим занимаются далеко не все пауки, а только некоторые подвиды, так называемые аранеоморфные пауки. Добыча в такие «расписные узоры» попадается чаще.

Почему паук не прилипает к своей паутине?

Для удачной охоты паук должен иметь возможность быстро и беспрепятственно передвигаться по сплетенной паутине. И ему это отлично удается. В отличие от своих жертв, охотник не прилипает к нитям и легко перемещается по ним.

Лапка паука

Это ему удается благодаря нескольким факторам:

1. На лапках паука множество упругих волосков и коготки. Передвигаясь по паутине, членистоногое цепляется коготками, прижимая нить к волоскам. Когда паук поднимает ногу, коготок разжимается, волоски выпрямляются, отталкивая паутину.
2. Кончики ног паука покрыты специальным маслянистым веществом.
3. Хищник передвигается по сухим нитям, которые специально вплетает в сеть для облегчения своего перемещения.

Чаще всего в центре паутины есть безопасный участок, где паук поджидает жертву.

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.

Практическое использование

Открытие ученых в области структуры паутины может сыграть огромную роль в практической жизни людей. Представьте себе, что было бы, если бы мы умели синтезировать такие же суперпрочные и одновременно сверхлегкие нити, как это происходит в естественной среде! Строительство и пошив одежды, медицина и добывающая промышленность, даже освоение космоса — трудно найти сферу, где бы такие возможности не пригодились. Но проблема в том, что хотя ученые и пытаются, пока создать такие волокна не представляется возможным, и тем более производить их массово. Но благодаря таким открытиям мы шаг за шагом приходим к новым и совершенно удивительным технологиям, которые уже миллионы лет использует природа.

Нашли нарушение? Пожаловаться на содержание

Паучий шелк

Теперь, раскрыв секрет прочной паутины, ученые смогут создать синтетический паучий шелк, пригодный для использования в бронежилетах и медицинском оборудовании. Примечательно, что паучий шелк был открыт еще в древнем Китае и на данный момент цена одного квадратного метра этого материала стоит более 500 000 долларов. Новое открытие не только снизит стоимость паучьего шелка, но и придаст ему дополнительную прочность.

Вот еще кое-что интересное: Осы превращают пауков в «зомби» при помощи стероидного гормона

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на нашем сайте.

Как пауки плетут паутину

Все виды пауков предпочитают плести сети или растягивать нити-ловушки по ночам. В это время создаются оптимальные условия: нет жары, ветра, солнечного света, воздух достаточно увлажнен.

Для фиксации нити к какой-либо поверхности паук прижимает к ней бородавки, а затем отползает, увлекая застывающее волокно за собой.

Вытягивание нити производится при помощи задних ног, одновременно регулируется ее натяжение и положение.

Как паук-крестовик плетет паутину:

1. Паук выбирает место, выпускает нить и ждет, пока она в свободном парении зацепится за опору. Расстояние между точками крепления может достигать 2 м и более.
2. Затем животное переползает на другую сторону нити, закрепляет ее, возвращается примерно на 1/3 расстояния и свисает вниз, выпуская другую нить, которую под наклоном фиксирует к расположенной ниже опоре.
3. Паук по наклонной нити возвращается вверх на опорную, одновременно выпуская новое волокно, но не закрепляя его. Конец будет зафиксирован к опорной нити ближе к ее противоположному концу. Таким образом строится паутиновая рама в форме перевернутого треугольника. Могут быть варианты в виде квадрата или неправильного многоугольника.
4. В плоскости рамы строятся внутренние радиусы (от 30 до 50). Паук протягивает их не через единую точку в середине, а крепит к густому паутинному сплетению. По завершении он возвращается в центр и начинает по кругу соединять радиусы временными вспомогательными перемычками (провизорная спираль). У временной спирали витков мало, расстояние между ними при приближении к краю рамы увеличивается.
5. Оказавшись на периферии, паук разворачивается и начинает плести уже постоянные перемычки (ловчую спираль из клейкой нити), перекусывая временные и скатывая их в комочки. Движение происходит по сужающейся спирали от краев к центру. Расстояние между витками уже одинаковое («спираль Ахимеда»).

Если подсчитать примерное время, сколько паук плетет паутину, то получится диапазон от 30 минут до часа. По завершении животное протягивает от сети сигнальную нить, за которую держится, выжидая добычу в стороне.

Любой предмет, попавший в ловушку, тщательно обследуется, затем либо сбрасывается, либо закручивается в кокон. Сам паук не прилипает к клейким волокнам благодаря особым волоскам на лапах.

Не все пауки плетут ловчую сеть. Одни виды зависают на прочном паутинном волокне, выжидая жертву, затем набрасываются на нее и быстро опутывают. Другие сидят в норе и ждут, пока завибрируют растянутые неподалеку сигнальные нити.

Некоторые плетут сети в виде навеса, располагая их горизонтально. Такая паутина держится на проходящих сквозь нее нитях, зафиксированных сверху и снизу.

Видео

Пауки настраивают паутину как гитару

Что означает татуировка паук в паутине?

Паутина с пауком

— это известная
татуировка
наркоманов, которые были на зоне. В английских колониях и тюрьмах такая
татуировка означает
, что ее носитель отрицает все законы, государства и колонии, то есть является символом непокорства и независимости.

Интересные материалы:

Для чего нужна функция геолокации? Для чего нужна кадетская школа? Для чего нужна пищевая сода? Для чего нужна полировка? Для чего нужна Предстерилизационная очистка? Для чего нужна профессия фотограф? Для чего нужна спираль в шейкере? Для чего нужно блюдце? Для чего нужно добавлять в варенье соду? Для чего нужно кипятить домашнее молоко?

Мельчайшие волокна в естественной среде

Ученые давно подозревали, что паутина имеет такую уникальную структуру. Только вот доказать это было очень трудно. Многие считали, что из нановолокон пауки плетут только отдельные фрагменты своих сетей. Только исследование паутины «коричневых отшельников» — так в просторечии называют Loxosceles reclusa — привело к очень интересному открытию. Дело в том, что сети практически всех пауков имеют форму цилиндра. А вот ядовитые «отшельники» делают паутину, похожую на плоскую ленту. Ее отлично видно под атомным микроскопом, и можно очень подробно рассмотреть ее структуру.

Конечно, такое открытие было сделано не сразу. Биологи провели множество опытов и исследований. Некоторые свои выводы они опубликовали год назад. А недавно они обнаружили, что коричневые ядовитые пауки обладают еще и специальной техникой плетения сетей. Они работают, как швейные станки. В каждый микромиллиметр своего изделия они вкрапляют по двадцать особых «стежков» из мельчайших волокон. Благодаря им сеть становится потрясающе прочной.

Графен и паутина как материал для датчиков

Графен особенно интересен при производстве датчиков сразу по нескольким причинам: отличная теплопроводность, мобильность электронов, механическая гибкость. Кроме того, из графена легко собирать различные геометрические формы: волокна, полоски, листы и аэрогели. Такое разнообразие форм обусловлено пластичностью микроструктуры графена, что позволяет создавать на основе этого вещества электронные схемы, сверхпроводники и носимые датчики. В 2018 китайским ученым удалось представить модель высокочувствительного графенового проводящего сенсора, в котором сочетаются аэрогель и нити графена, упорядоченные в форме паутины:

Графеновый аэрогель высушивался замораживанием и образовывал радиальные нити, а графеновые нити высушивались потоком воздуха и образовывали круговые нити. Впрочем, технология позволяет создавать и иные формы и конструировать датчики расстояния, ориентации и местоположения. Здесь уместно рассмотреть сенсорные свойства обычной паутины (которая является датчиком движения и координатной сеткой) и обсудить, как они соотносятся с упомянутыми свойствами графена.

Паутина предназначена не только для максимально быстрого схватывания и фиксации добычи, но и для оперативного информирования о точке попадания жертвы в паутину, о размерах и активности этой жертвы. О местоположении добычи паук может судить по вибрации нитей, а о размерах – по изменяющемуся натяжению нитей. Воспроизведя такую паутинную структуру при помощи электропроводящего графенового аэрогеля, исследователи смогли заменить такие механические сигналы электрическими, которые передавались по вибрирующей сети через 11 каналов. Относительное изменение электрического сопротивления было тем значительнее, чем ближе «паук» находился к «добыче».

Таким образом, графеновая паутина может быть в общем виде представлена как гибкая сетчато-пористая структура. Причем, в случае паутины это координатная сетка в двух измерениях, но ничто не мешает развить ее в трехмерную форму, получив аналог чувствительной губки. Пока же в конфигурации «сетка» и «поры» открываются интересные возможности по созданию электронной кожи для роботов, которая обладала бы всеми свойствами (механическими и электронными) графеновой паутины. Подобные тонкие пористые покрытия могли бы реагировать на микродвижения гораздо лучше и быстрее обычной кожи, открывая новую страницу в производстве как тактильных датчиков, так и носимой электроники. Поскольку графеновые паутинные сети могли бы принимать не только спонтанные сигналы из окружающей среды, но и информационные сигналы, подаваемые оператором, такая сетка могла бы помочь в управляемой регенерации тканей, в том числе, нервной, а также в малоинвазивной диагностике.

В завершение этого рассказа я также хотел бы оговориться, что тема бионических сенсоров обширна и интересна и затрагивает обширную область, связанную с исследованиями синтетических бактериальных биопленок и wetware, но это уже совсем другая история.

Маленький паук

Сначала стоит рассказать о самом дарвиновском пауке. Этот вид был открыт в 2001 году в Мадагаскаре, но подробным научным описанием обзавелся только в 2009 году. Так получилось, что момент официального признания паука новым видом совпал со 150-летием со дня первой публикации книги «Происхождение видов», в котором английский натуралист Чарлз Дарвин рассказал свою теорию эволюции. Именно поэтому новый вид пауков был назван «дарвиновским».

Дарвиновский паук (Caerostris darwini)

Сами по себе эти пауки очень маленькие — длина самок достигает 18 миллиметров, а длина тела самцов равна примерно 6 миллиметрам. Обычно они плетут паутину над реками и в итоге у них получается липкая и прочная сеть для ловли насекомых. Диаметр такой сетки порой составляет 2,8 метра, причем длина одной нити может достигать 25 метров.

Кстати, некоторые виды пауков убивают даже крупных животных.