Главная Деньги

Устройство паутины. Почему пауки плетут паутину? Какие есть виды

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?

Алгоритм плетения пауком паутины

Почитала, оказывается создание паутинного кружева – очень трудоёмкий процесс для восьмилапых существ (пауков, кстати, нельзя называть насекомыми). Действуют они примерно так:

выбрав подходящее местечко, выделяют из паутинных бородавок, расположенных на брюшке, особый секрет, который, застывая, преобразуется в длинную тончайшую нить;
ждут, когда ветерок подхватит эту нить и донесет до какой-нибудь опоры– веточки, травинки, листочка и т.д. и переползают к месту, где ниточка зацепилась, надёжно её закрепляют;
формируют ещё одну нить , повторяющую первую, закрепляют её;
переползают на серединку второй нити и формируют третью нить, располагая её перпендикулярно двум первым, и закрепляют её так, что образуется фигура, напоминающая букву Y.

Это основа будущей паутины. Потом паук из точки пересечения нитей протягивает еще несколько радиусов, соединяя их концы отрезками нити. Получается скелет паутины, своеобразные ребра с окантовкой.Дальше, порхая по этой заготовке, паучок быстро вяжет на ней кружевной рисунок.

Узоры создаются с помощью двух спиралей. Первую, не липкую, паук плетет из серединки основы, и она точно повторяет форму логарифмической спирали.Вторая, липкая, плетется в обратном направлении и точно повторяет форму архимедовой спирали.

Виды паутины

На планете различают 35 тысяч разновидностей пауков. Не все восьмилапые создания плетут натянутые сети.

Некоторые представители плетут малюсенькую сеточку паутины у себя между лапок, поджидают добычу и накидывают на неё сверху заготовленную липкую сетку. А есть представители, которые вообще не заморачиваются с плетением. Они ловят жертву на самодельное лассо из паутинной нити с капелькой липкой субстанции на конце. Есть виды, которые действуют сообща, оплетая паутиной огромные площади.

Для чего используется паутина

Самая распространенная функция паутины – ловля жертвы для пропитания. Но это далеко не единственное ее предназначение.

Еще паутину используют:

для защиты жилища;
в качестве отделки жилища;
для коконов, в которых самки откладывают яйца;
в качестве средства передвижения.

Именно последним пунктом и объясняется факт осеннего нашествия летающей паутины. Так молоденькие паучки расселяются по местности.

Внешний вид

Вообще самки птицееда-голиафа, как правило, крупнее самцов. Размер их мягкого тельца достигает 9 см, в то время как у самцов – не больше 8 см. Размах лапок у этих гигантских пауков колеблется от 25 см до 28 см. Наиболее крупные особи весят около 150 граммов.

Покровительственный окрас птицеедов варьируется от черного до желто-оранжевого цвета. Обычно это происходит непосредственно перед линькой. Головогрудь этих существ, а также их брюшко покрыты короткими, но густыми волосками. Лапы усеяны длинными и красноватыми волосками.

Где обитает крупнейший в мире паук?

Излюбленными местами этих существ являются горные районы с густыми и влажными лесами. Оптимальная среда для обитания этих «великанов» — влажные и болотистые районы, преимущественно расположенные в венесуэльских тропических лесах. Кроме того, птицееды-голиафы широко распространены в тропических лесах Гайяны, Суринама и Бразилии.

Птицееды-голиафы заселяют целые норы глубиной до 1 м. Снаружи они оплетают их густой паутиной, чтобы не дать пробраться внутрь чужакам. В норах основную часть своей жизни проводят именно самки. На охоту они выходят только ночью. И это несмотря на их ослабленное зрение.

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).

Продолжительность жизни

Вообще зоологи называют взрослыми птицеедами особей, достигших трехлетнего возраста. Средняя продолжительность жизни самца-голиафа – 6 лет. Самка живет в два раза дольше – до 14 лет. Любопытно, что зачастую жизнь самцов обрывается после их спаривания с самкой.

Дело в том, что во время брачных игр у птицеедов-голиафов, как и у богомолов, существует ритуал: после спаривания самка просто съедает своего «жениха» без его согласия. Однако не все женихи-пауки хотят мириться с таким положением вещей. Именно поэтому природа наградила их острыми шипами, расположенными на первой паре конечностей. Они служат защитой от агрессивных самок.

Из чего состоит и где образуется

В состав паутины входят следующие вещества:

органические соединения - белок фиброин, из которого состоит основная внутренняя нить, и гликопротеиды, образующие нановолокна, расположенные вокруг основной нити. Благодаря фиброину паутина схожа по составу с шёлком, но гораздо эластичнее и прочнее;
неорганические вещества - химические соединения калия (гидрофосфат и нитрат). Их количество невелико, но они придают паутине антисептические свойства и защищают её от грибков и бактерий, создают благоприятную среду в железах паука для формирования нитей.

В брюшке у паука находятся паутинные железы, где образуется жидкое вещество, выходящее через прядильные трубочки, расположенные на паутинных бородавках. Их можно наблюдать в самом низу брюшка.
Вязкая жидкость выходит из трубочки и быстро твердеет на воздухе. При помощи задних лап паук вытягивает нить и использует для плетения. Один паук способен произвести нить 0,5 км в длину.

Какие есть виды

Пауки, в зависимости от вида, могут плести разную паутину.

Форма может быть следующей:

Как и сколько времени пауки плетут паутину

Наиболее известную круглую сеть паук плетёт 0,5–3 часа. Длительность плетения зависит от размера сетки и погоды. При этом лучшим помощником обычно становится ветер, относя выпущенную пауком нить на приличные расстояния.

Именно по ветру располагается паутина, натянутая между деревьями. Тоненькая ниточка переносится воздушным потоком, цепляется за соседнее дерево и прекрасно выдерживает передвижения своего создателя.

Он периодически обновляет плетёную сеть, так как со временем она теряет способность удерживать добычу.

Паук обычно поедает старую паутину, чтобы обеспечить себя строительным материалом, необходимым для плетения нового изделия. Автоматические действия для построения сети заложены на генетическом уровне и передаются по наследству.

Свойства и функции

Паутина обладает следующими свойствами:

Очень прочная . Благодаря особой структуре её прочность сравнима с нейлоном, она в несколько раз прочнее стали.

Внутренняя шарнирность . Подвешенный на паутинную нитку предмет можно как угодно долго вращать в одну сторону без образования перекручивания.
Очень тонкая . Паучья нить имеет чрезвычайно малую толщину в сравнении с нитями других живых существ. У многих семейств пауков она составляет 2–3 микрона. Для сравнения - толщина нитки шелкопряда находится в пределах 14–26 микрон.
Клейкость . Сами по себе нити не липкие, они усеяны каплями клейкой жидкости. Впрочем, паук для создания паутины выделяет не только клейкую, но и лишённую клеевых частичек нить.

Паутина необходима для жизнедеятельности паука.
Она выполняет следующие функции:

Убежище. Сотканная паутина служит хорошим укрытием от непогоды, а также от врагов в естественной среде.
Создание благоприятного микроклимата. Например, у водяных пауков она наполнена воздухом и позволяет им находиться под водой. Ею они также закрывают раковины, в которых живут на дне.
Ловушка для объектов пропитания. Паук плотояден, и его рацион состоит из насекомых, запутавшихся в липкой сети.
Материал для создания кокона, из которого появляются новые паучки.

Приспособление, играющее роль в процессе размножения. В ходе брачного периода женские особи сплетают длинную нить и оставляют висеть для того, чтобы проходивший рядом самец мог легко добраться до них.
Обман хищников. Некоторые пауки-кругопряды с её помощью склеивают мусор и делают муляжи, к которым крепят нить. В случае опасности они дёргают за нить и отвлекают внимание от себя движущимся муляжом.
Страховка. Перед нападением на жертву пауки крепят паутинную нить к какому-нибудь предмету и прыгают на добычу, используя нить как страховку.
Средство передвижения. Молодые паучки при помощи длинной ниточки покидают «отчий дом». Пауки, обитающие в водоёмах, используют паутинное плетение как водный транспорт.

Как человек может использовать паутину

В Китае удивительной прочности и лёгкости тканевое полотно из паутины имеет название «ткани восточного моря». Полинезийцы используют паутинные нити больших тенетных пауков для шитья, а помимо этого плетут из них ещё и сети для ловли рыбы.

Учёные из Японии смогли создать струны для скрипки из паучьего шёлка. В наше время учёные стремятся синтезировать материал, обладающий свойствами паутинной нити, для использования в разных сферах - от производства бронежилетов до строительства мостов.

Но создать аналог вещества, которое вырабатывает паук, наука пока ещё не способна. Для этого некоторые исследователи пытаются внедрять паучьи гены другим живым организмам.

Биолог из Голландии Абдул Вахаба Эль-Хальбзури и художница Джалиль Ессайди путём исследовательской деятельности синтезировали суперпрочную ткань, которая представляет собой органическую комбинацию паутины и кожи человека.

До этого самой прочной тканью считались волокна кевлара, произведённые фирмой DuPont, прочность которых в 5 раз выше, чем у стали, - а полученный с использованием паучьих нитей материал в 15 раз прочнее, чем сталь. Но такое синтетическое вещество имеет ряд недостатков, над которыми ещё работают учёные.

Паутина примечательна не только своей прочностью. Антибактериальные свойства такого паучьего изделия использовали издавна. Ещё в древние века человек использовал паутинную сеточку как повязку из бинтов.

Такой липкий материал примыкал к коже и создавал барьер для попадания в рану бактерий и вирусов. Многие исследовательские учреждения работают с паутиной, пытаясь применить её свойства в медицине для создания материала, который сможет регенерировать конечности.

Учёные Европы заявляют, что в течение 5 лет смогут синтезировать искусственные сухожилия и связки из паутинных ниток.

В современном мире нити паутины используют в оптической промышленности для обозначения перекрестья в оптических устройствах, а также как нитки в микрохирургии. Также известно, что микробиологи создали анализатор воздуха, используя свойства паучьих нитей улавливать из окружающей следы микрочастицы.
Надо отметить, что изучение свойств паутины позволит в будущем достичь больших результатов во многих отраслях производства, а также способствовать развитию и появлению передовых технологий, важных для человечества.

Почему паук не прилипает к своей паутине

Охотясь за своим жертвами (мухами, мошками и прочими насекомыми), которые запутываются в расставленных липких сетях, сам паук не приклеивается к собственной ловушке.

Рассмотрим факторы, благодаря которым паук не липнет к своему изделию:

Не все паучьи сети покрыты клеевой жидкостью, а только некоторые участки, которые хорошо известны её создателю. Липкими являются именно круговые нити, а центральные не пропитаны клейким веществом.
Лапки паука полностью покрыты коротенькими и тоненькими волосками. Эти волоски быстро снимают с нитей паутины невидимые глазом капельки клея. При нахождении лапки на участке паутинной сети частички клея находятся на волосках. Когда паук убирает лапку с участка без клея, волоски при скольжении о нить возвращают частички клея назад.
Особое вещество, которое покрывает лапки паука, снижает уровень взаимодействия с клеем, что дополнительно помогает от прилипания.

Видео: о паутине пауков Итак, паутина синтезируется в паутинных железах, находящихся на брюшке пауков, и имеет преимущественно белковый состав. Эти членистоногие плетут её для разных потребностей, и она бывает различных форм. Более того - она обладает необычайными свойствами, которое человечество может использовать в своих целях. Учёные разных стран пытаются синтезировать вещество, подобное ей.

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.

Чтобы изучить как паук плетет паутину, ученые выбрали нефилов (Nephila). Этот вид тропических пауков славится своей необычайно прочной шелковой нитью, из которой даже изготавливают приманку для ловли рыбы. Нефилы плетут огромные сети из паутины, и обладают зверским аппетитом. В основном они кормятся мухами и другими насекомыми. Мухи их любимая пища, но иногда в сети попадают и мелкие птицы.

Пауки нефилы ядовиты, и их яд по токсичности сравним с ядом каракурта. Но чтобы узнать, где образуется и как используется пауком паутина, анахрологов это не остановило. Шелк паука – необыкновенно прочный материал. Он превосходит по прочности все синтетические полимерные материалы, изобретенные человеком. Из него паукам удается сплести паутину, способную выдержать не только собственный вес, но и погасить энергию удара летящего насекомого.

Для постройки паутины паук использует нить в тридцать раз тоньше человеческого волоса. Пауки примечательны тем, что в отличие от других животных, которые ищут стройматериалы для гнезд в окружающей среде (например, птицы ищут веточки для строительства гнезд), умудряются хранить много стройматериала внутри своего тела.

Откуда же берется паутина у пауков? Заготовка для паутины – шелк, хранится в теле паука. Только там он имеет вид некой белковой массы, вроде супчика, где плавают беспорядочно два типа белков. Когда этот супчик выделяется наружу через специальные железы особой формы, которыми оснащен его организм, он почти сразу же претерпевает изменения, становится твердым. Шелкоотделительных желез у паука несколько штук. Они позволяют менять пауку толщину, крепость и плотность паутины. У взрослого паука достаточно материала, чтобы сплести три паутины подряд. Во время экспериментов ученые вытягивали из паука шелковую нить, длиной в 30 метров.

Как паук плетет свою паутину? Плетение паутины очень сложный и хорошо выверенный процесс. Первая нить, которую паук вытягивает из задней части тела, служит для создания основы паутины, при этом она самая прочная, так как состоит из первого, упорядоченного типа белков. Затем делается временный каркас, для чего паук из центра паутины к внешним краям прокладывает дорожки из нитей совсем другого качества. Затем паук начинает плести от внешнего края к центру сеть по кругу. Временный каркас при этом паук съедает и заменяет его на очень эластичный и липкий шелк. Это смертельное оружие для ловушки – липкий шелк, ученые рассмотрели под электронным микроскопом. На нем обнаружились крошечные капельки клея. А вот почему паук не прилипает к своей паутине — это тема другой статьи.

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.

Алгоритм плетения пауком паутины

выбрав подходящее местечко, выделяют из паутинных бородавок, расположенных на брюшке, особый секрет, который, застывая, преобразуется в длинную тончайшую нить;
ждут, когда ветерок подхватит эту нить и донесет до какой-нибудь опоры– веточки, травинки, листочка и т.д. и переползают к месту, где ниточка зацепилась, надёжно её закрепляют;
формируют ещё одну нить , повторяющую первую, закрепляют её;
переползают на серединку второй нити и формируют третью нить, располагая её перпендикулярно двум первым, и закрепляют её так, что образуется фигура, напоминающая букву Y.

Виды паутины

На планете различают 35 тысяч разновидностей пауков. Не все восьмилапые создания плетут натянутые сети.

Для чего используется паутина

Еще паутину используют:

для защиты жилища;
в качестве отделки жилища;
для коконов, в которых самки откладывают яйца;
в качестве средства передвижения.