Какие еще животные образуют паутину. Какие узлы использует паук, когда плетёт паутину? Как строится ловчая сеть

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

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

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.

Большинство видов пауков плетут паутину, но не все, на пример тарантулы. Многие тарантулы зарываются в землю и выпускают немного паутины, занавешивая вход в «пещеру», чтобы легче ловились пролетающие насекомые . Все пауки, независимо от того, плетут они паутину или нет, имеют между собой несколько общих черт: у них восемь ног, все они питаются насекомыми. Запомните, что сами пауки не насекомые.

Пауки относятся к арахнидам, или паукообразным - это животные , в одну группу с которыми входят клещи и скорпионы. Существует около 40 тысяч видов пауков.

Зачем нужна паутина?

Они могут ткать очень простые изделия, а могут сплетать настоящие произведения искусства. Даже когда паутина готова, паук не поселяется в ней навечно. Сам паук может притаиться под кровельной дранкой или в углу оконного переплета, или под скалой. Назначение же паутины - ловить насекомых. На то, чтобы сплести качественную паутину, может потребоваться несколько часов.

Материалы по теме:

Радиоактивный атом

Как пауки плетут паутину?

Например, паук – ткач использует для постройки паутины несколько типов нитей. Для создания основы, так сказать каркаса, он выделяет сухую паутину. А для того чтобы ловить насекомых, на основу ткач накладывает липкую паутину. Паутинная нить (своего рода «шелк») выделяется специальными железами на брюшке паука. Разные железы выделяют различные типы шелка. Паук может в зависимости от цели плетения паутины использовать тот или иной паутинный материал.

Круглый паук начинает плетение паутины, выбрасывая на ветер нить. Шелк летит по ветру и цепляется за какой – нибудь предмет, например за ветку дерева, что позволяет пауку забраться вверх по этой нити и добавить еще нить к первоначальной, чтобы сделать ее прочнее. После того как паук сделает общие контуры паутины, он прядет нить, соединяющую одну сторону паутины с другой. С центра этой соединительной нити паук начинает плести еще одну нить, которая соединит центр паутины с боковой нитью.

Материалы по теме:

Самые опасные животные

Затем паук положит множество соединительных сухих нитей от краев паутины по ее радиусам к центру, как спицы в велосипедном колесе. Затем круговыми нитями оплетаются эти «спицы». Получается спиральная сухая паутина. Потом на поверхность сухой паутины накладывается клейкая нить. Теперь паук избавляется от сухой паутины - съедает ее. Орудие лова сделано, силки для насекомых готовы.

Конструкция паутины

Конструкция паутины, как полагают специалисты, меняется в зависимости от способа охоты. Для нас вся паутина кажется одинаковой и состоящей из совершенно стандартных элементов. Такое обманчивое впечатление создается потому, что мы не видим паутину в ультрафиолетовом свете.

Наблюдая за насекомыми летом можно долго восхищаться тем, с какой скоростью и грациозностью паук плетет свою сеть. Недаром во всех мировых культурах есть отсылки и сравнения к паутине, как к чему-то невероятно сложному и зловещему. Но вот откуда у паука нить для постройки своих хитроумных ловушек?

10 фактов о паутине

Ниже 10 занимательных фактов про паутину, которую производят эти насекомые:

1. Паутину плетут практически все виды пауков.
2. Только часть из них использует ее в качестве ловушки.
3. Живущие в норках пауки все равно оплетают стенки своей нитью, так им удобней.
4. Сидящее в паутине насекомое получает всю информацию об окружающем мире, за счет колебания нитей.
5. Некоторые пауки плетут такие паутины, которые не фиксируют попавшуюся жертву, а лишь предупреждают о ее приближении.
6. Не все пауки одинаково ловкие. На то, чтобы научиться управлять своей сетью у некоторых насекомых уходит, чуть ли не вся жизнь.
7. Они редко когда запутываются в своей паутине, но такое вполне возможно.
8. Сами нити очень долговечны, они могут сохраняться на протяжении десятков и даже сотен лет.
9. Размеры паука и паутины не зависят друг от друга, так что не стоит бояться, наткнувшись на огромную паутину у себя дома или во дворе. Возможно сплел ее маленький безобидный паучок.
10. Самые ядовитые и опасные насекомые водятся в южных широтах, так что обитатели северных регионов могут особо не переживать.

Строение и состав паутины

Имея общее представление о том, зачем пауки плетут паутину, можно попытаться разобраться, что представляет собой это переплетение ниток :

1. Она состоит из множества одиночных нитей.
2. Все они прикреплены к твердой поверхности, как минимум в одной точке.
3. Идут в одной плоскости, но в разных направлениях.
4. Изначально паук сплетает длинные нити, образуя своеобразный каркас.
5. После чего переплетает их продольными нитями по кругу, завершая работу.
6. Насколько липкой будет паутина, зависит от срока ее существования и вида паука.
7. Само насекомое должно быть крайне осторожно, ведь, как и своя жертва, оно не застраховано от возможности попасться в свою же ловушку.
8. Паутинка является лишь временным домом, в случае изменения окружающих условий или повышения конкуренции, паук, не раздумывая, переберется на другое место и начнет плести новую сеть.

Но для любого строительства необходим материал . И по своим свойствам нить паука уникальна:

• В основном состоит из белков.
• По свойствам она больше всего похожа на нейлон.
• Обладает огромным запасом прочности на разрыв. До двух сотен килограмм на 1 квадратный миллиметр.
• Если бы человечество научилось синтезировать такого рода ткань, она бы использовалась во многих передовых отраслях науки и производства.

Немного паучьей анатомии

Давайте разберемся, каким образом паук получает эту самую нить :

В результате весь процесс происходит в три стадии:

1. Активация желез, расположенных в брюшке у паука. Этот процесс сопровождается синтезом клейкого белкового вещества, которое в дальнейшем и преобразуется в паутину.
2. Прохождение выделившегося секрета по трубочкам, его накопление.
3. Выделение паутиной нити через 6 сосочков, расположенных внизу брюшка.

Более детальные исследования показали, что количество желез, трубочек и сосочков может колебаться, в зависимости от вида паука.

Существуют разновидности с более сложно устроенной системой производства паутины . Но все сводится к тому, что насекомое выпрыскивает небольшое количество паутины на твердую поверхность и начинает плести нить, которая сразу же засыхает, под воздействием воздуха.

Почему нельзя убивать пауков?

Существует огромное количество суеверий, по поводу пауков и их паутин. В большинстве случаев считается плохим знаком убийстве этого насекомого или разрушение его домика. Под этим есть и свое обоснование:

• Паук питается другими насекомыми, убивая мух, комаров и прочих незваных гостей.
• Один такой житель с 8 лапами, поселившийся в вашем доме, будет работать лучше, чем отряд дезинсекторов. И за свой труд ничего не попросит.
• Как только все насекомые будут уничтожены, у паука не останется вариантов для добычи пропитания, и он вынужден будет покинуть ваш дом.

Но всегда есть и минусы:

1. Паутина собирает всю пыль и грязь.
2. Проживая в южных регионах, вы можете столкнуться с ядовитыми и опасными для жизни разновидностями пауков.
3. Никто не отменял арахнофобию, боязнь пауков заставит вмиг позабыть обо всей их полезности.

Поэтому решайте сами, как именно поступить с незваным гостем. Если всех остальных насекомых вы, не раздумывая, убиваете, нет смысла делать какой-то поблажки для обладателя восьми лапок.

С другой стороны, жалость к безобидным существам всегда должна присутствовать, хоть на каком-то уровне.

Откуда на самом деле берется паутина?

Чтобы развеять пару мифов скажем, что:

• Паук производит свою нить за счет расположенных в брюшке желез.
• Она не выходит у него из лапок, как у героя комиксов и фильмов.
• Выведение обеспечивают специальные сосочки, расположенные внизу брюшка.
• Она выходите из заднего прохода, паутина это не отход жизнедеятельности.
• Ее состав не особо зависит от рациона паука. Главное, чтобы питание было достаточным.
• Производительность труда у пауков оценивать сложно, но достоверно известно, что пауки могут не прекращая плести нить длиной в несколько десятков метров .
• Это все данные экспериментов, в реальной жизни маленьким насекомым такие огромные ловчие сети не нужны.
• С другой стороны, можно оценить масштабы трагедии, если в реальной жизни воплотится один из сюжетов фильмов-ужасов о нашествии этих огромных насекомых.
• У паука нет в брюшке никаких ниток, паутина производится в полужидком виде и застывает она только на воздухе.
• Сложно поверить, что такая тонкая нить может быть настолько прочной. Но все дело в физических особенностях и химическом составе материала.

Дети часто задают вроде бы и простые вопросы, но найти на них ответ так сразу не получится. Теперь можно простыми словами объяснить своему малышу, откуда у паука нить и зачем он плетет свои хитроумные сети. Только про «перспективы» нашествия гигантских пауков лучше умолчать, выдумка сценаристов так и останется просто выдумкой.

Видео: как паук делает нить?

На этом видео будет показано, как именно паук производит свою нить, как плетет паутину и ловит в нее свою жертву:

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.

12
1. 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.

Паукообразные выделяются из всех насекомых способностью плести удивительные паутинные узоры.
Как паук плетет паутину — невозможно себе представить. Маленькое существо создает большие и прочные сети. Удивительная способность сформировалась 130 млн лет назад.

Все возможности у животных появляются и закрепляются при естественном отборе неслучайно. Каждое действие имеет строго определенное назначение.

Паук плетет паутину для достижения жизненно важных целей:

• ловли добычи;
• размножения;
• укрепления своих норок;
• страхования при падении;
• обмана хищников;
• облегчения передвижения по поверхностям.

Отряд пауков состоит из 42 тысяч видов, у каждого из которых есть свои предпочтения в использовании паутинной конструкции. Для удержания жертвы сетку используют все представители. Самцы — аранеморфы на сетке оставляют выделения семенной жидкости. Затем паук на паутине прогуливается, собирая выделения на органы совокупления.

После оплодотворения малыши формируются в защитном паутинном коконе. Некоторые самки на сетке оставляют ферромоны – вещества, привлекающие партнеров. Кругопряды обволакивают нитями листья, веточки. В результате получаются муляжи для отвлечения хищников. Серебрянки, живущие в воде, делают домики с воздушными полостями.

Размеры сети зависят от вида пауков. Некоторые тропические паукообразные создают «шедевры» с диаметром 2 м, способные удержать даже птицу. Обычные паутинные сети имеют меньшие размеры.
Интересно узнать – сколько паук плетет паутину. Зоологам удалось выяснить, что крестовик справляется с работой за несколько часов. На создание узоров большой площади у представителей жарких стран уходит несколько дней. Главную роль в процессе выполняют специальные органы.

Строение паутинных желез

На брюшке насекомого имеются выросты – паутинные бородавки с отверстиями в виде трубочек.
По этим протокам из паутинной железы наружу поступает вязкая жидкость. При попадании на воздух гель превращается в тонкие волокна.

Химический состав паутины

Уникальная способность выделяющегося раствора застывать объясняется структурными компонентами.

В состав жидкости содержится большая концентрация белка, содержащая следующие аминокислоты:

• глицин;
• аланин;
• серин.

Четвертичная структура белка при выталкивании из протока изменяется таким образом, что в результате формируются нити. Из нитевидных образований впоследствии получаются волокна, прочность которых
в 4 – 10 раз больше прочности человеческого волоса.,
в 1,5 – 6 раз прочнее стальных сплавов.

Теперь становится понятно — как паук плетет паутину между деревьями. Тонкие прочные волокна не разрываются, легко сжимаются, растягиваются, вращаются без скручивания, соединяют ветки в единую сеть.

Цель жизни паука – добыча белковой пищи. Ответ на вопрос «Почему пауки плетут паутину» очевиден. Прежде всего, для охоты на насекомых. Они изготавливают ловчую сеть сложной конструкции. Внешний вид узорчатых структур отличается.

• Чаще всего мы видим многоугольные сети. Иногда они бывают почти круглыми. Плетение от пауков требует невероятной сноровки и терпения. Сидя на верхней ветке, они формируют нить, которая зависает в воздухе. Если повезет, то нитка быстро зацепится за ветку в подходящем месте и паук, переместится на новую точку для дальнейшей работы. Если нитка никак не зацепляется, паук подтягивает ее к себе, съедает ее, чтобы продукт не пропадал, и начинает процесс заново. Постепенно формируя каркас, насекомое приступает к созданию радиальных основ. Когда и они будут готовы, дело остается за малым — сделать соединительные нити между радиусами;
• У воронковых представителей подход другой. Они изготавливают воронку и затаиваются на дне. Когда приближается жертва, паук выскакивает и затягивает ее в воронку;
• Некоторые особи формируют сеть из зигзагообраных нитей. Вероятность того, что жертва не выпутается из такого узора значительно больше;
• Паук с названием «бола» не утруждает себя, выплетает всего одну нить, на которой в конце находится капелька клея. Охотник выстреливает нитью в жертву, приклеивая ее намертво;
• Пауки – огры оказались еще хитрее. Они делает маленькую сетку между лапами, затем набрасывают на требуемый объект.

Конструкции зависят от условий проживания насекомых, их видовой принадлежности.

Заключение

Выяснив — как паук плетет паутину, каковы ее особенности, остается восхититься этим творением природы, пытаться создать что-то подобное. В нежных узорах вязанных шалей мастерицы копируют узоры. По аналогичным схемам делают антенны, сети для ловли рыб и животных. Полностью смоделировать процесс человеку пока не удалось.

Видео: Паук плетет паутину