Пауки – маленькие ткацкие фабрики, они умеют вырабатывать тонкие нити, из которых искусно плетут кружева. Их скорости и навыкам могут позавидовать опытные кружевницы. Откуда пауки берут свою паутину?

Если вы перевернете насекомое и присмотритесь, то на брюшке увидите бугорочки. Это паутинные бородавки, которые образовались в процессе эволюции из атрофированных задних ног. В брюшной полости паука находятся многочисленные паутинные железы, протоки которых открываются и закрываются крохотными прядильными трубочками. У каждого вида их разное количество, некоторые экземпляры имеют до 500 таких трубочек. Это миниатюрная «ткацкая фабрика». Железы неустанно вырабатывают жидкость. Вязкий секрет состоит из белка, который моментально затвердевает, соприкасаясь с воздухом. Жидкость проходит по тоненьким трубочкам и, застыв, образует паутину.

Паук прижимает паутинные бородавки к поверхности, из них вытекает липкий секрет и приклеивается к ней. Из паутинных трубочек продолжает поступать жидкость. При помощи задних ног паук растягивает жидкость в тонкую струйку, которая быстро затвердевает, образуя паутинку.

Паутина – это тончайшая нить в десятки раз тоньше человеческого волоса. Она высокопрочная и эластичная. К примеру, нить натурального шелка в шесть раз уступает паутине по прочности.

Паук использует паутину для разных целей. Тщательно обвив кладку своих яиц, паук защищает свое будущее потомство от хищников и пересыхания. Для коконов паук использует специальную паутину, которая содержит антибиотик. Он-то и защищает кладку от грибков и болезнетворных бактерий.

Паутинные сети – отличное приспособление для охоты. Сотканные сети имеют липкую середину. Насекомое, попав в «силки», прилипает, и отчаянно сопротивляясь, запутывается. Паук невозмутимо наблюдает за происходящим со стороны. О том, что сети поймали «обед», паук узнает по движениям сигнальной паутины, которую он предусмотрительно подвел прямо к себе в нору. Обессиленную добычу паук поедает.

Ловчие сети – чудо инженерии. Паукообразные продумали все до мелочей. Сначала они плетут рамку – продольные и поперечные нити на определенном расстоянии. Границы рамки прикрепляются к неподвижной поверхности, это может быть дерево, камень, стена и т. д. Лучевые опорные нити по своей форме напоминают снежинку. Насекомое плетет их из неклейкого материала, по ним паук будет приходить к пойманной жертве.

Второй этап плетения ловчих сетей заключается в прокладывании спиральных нитей. Для этих целей пауки используют клейкий материал, к этим нитям будет прилипать неосторожное насекомое. Покрытие со временем теряет способность прилипать, поэтому многие пауки время от времени покрывают ее свежим слоем «клея». Чтобы сплести такое сооружение, паук затратит минимальное количество паутины и времени.

Вход в нору пауки заплетают толстым слоем паутины. Во-первых, это спасает от непогоды, во вторых, защищает от врагов, в-третьих, внутри норы создается желаемый микроклимат. Если насекомому холодно в своем жилище, он обвешивает «коврами» стены норы.

Пауки не все свое время проводят в норе, иногда они путешествуют. Вырабатывая паутинку, они спускаются по ней, как по канату.

Пауку без паутины жилось бы не сладко. Чтобы паукообразные выжили, матушка-природа наградила их даром – умением вырабатывать чудо-нити. Насекомые повсеместно пользуются своим мастерством и, по-моему, на свою жизнь не жалуются.

Несмотря на всю нелюбовь человечества к паукам, а также на обилие предрассудков и страшных историй, связанных с ними, вопрос, как паук плетет паутину, появляется у малышей чуть ли не одновременно с интересом, а вода мокрая. Результат труда этих малопривлекательных животных действительно зачастую напоминает изящное кружево. И если самих пауков разглядывать неприятно, и многие даже их боятся, то паутина, созданная ими, невольно привлекает внимание и вызывает искреннее восхищение.

Между тем не все знают, что такие «занавески» ткут вовсе не все представители отряда. Почти каждый из видов способен создать нить для основы, но ловчие сети плетут только те, которые охотятся ловушками. Их называют тенетными. Они даже выделены в отдельное надсемейство «Araneoidea». И названия пауков, плетущих охотничьи сети, насчитывает целых 2308 пунктов, среди которых присутствуют и ядовитые - те же и каракурт. Те же, кто охотится, нападая из засады или выслеживая добычу, паутину используют исключительно в бытовых целях.

Уникальные качества паучьего «текстиля»

Несмотря на мелкие размеры создателей, особенности паутины вызывают некоторую зависть со стороны венца природы - человека. Некоторые ее параметры невероятны даже с достижениями современной науки.

1. Прочность. Паутина может порваться от своего веса, только если паук выплетет ее длиной в 50 метров.
2. Исключительная тонкость. Отдельная паутинка заметна, только когда попадает в луч света.
3. Эластичность и упругость. Растягивается ниточка без разрыва в 2-4 раза, причем без потери прочности.

И все эти качества достигаются без всякого технического оборудования - паук обходится тем, чем снабдила его природа.

Виды паутинок

Интересно не только то, как паук плетет паутину, но и то, что он умудряется вырабатывать ее разных «сортов». Грубо говоря, их можно разделить на три типа:

Учеными выделяется и еще один вид паутины, которая отзеркаливает ультрафиолет, подманивая бабочек. Многие считают, что готовая паутина обязательно имеет свой узор. Однако это не так: названия пауков, способных на творческие изыски, можно пересчитать без особого труда, и все такие художники относятся к аранеоморфным представителям этого отряда членистоногих.

Для чего она нужна

Если задать человеку вопрос, зачем пауку паутина, он без всяких сомнений ответит: для охоты. Но этим вовсе не исчерпываются ее функции. Дополнительно она применяется в таких направлениях:

• для утепления норок перед зимовкой;
• для создания коконов, в которых созревает потомство;
• для защиты от дождя - из нее пауки делают своего рода навесы, предотвращающие попадание воды в «домик»;
• для путешествий. Некоторые пауки переселяются сами и выпроваживают из лона семьи детей на длинных паутинках, уносимых ветром.

Образование строительного материала

Итак, разберемся все же, как паук плетет паутину. На брюшке у «ткача» расположены шесть желез, которые считаются трансформированными рудиментами ног. Внутри тельца вырабатывается особый секрет, который принято называть жидким шелком. На выходе через прядильные трубочки он начинает затвердевать. Одна такая ниточка настолько тонка, что ее трудно разглядеть даже под микроскопом. Лапами, расположенными ближе к «работающим» в текущий момент железам, паук скручивает несколько ниток в одну паутинку - приблизительно так, как это делали женщины в старину при прядении из кудели. Именно в тот момент, как паук плетет паутину, закладывается основная характеристика будущей паутинки - липкость или повышенная крепость. И каков механизм выбора, ученые пока не выяснили.

Технология растяжки

Ловчая сеть для ее эффективности должна быть между чем-нибудь растянута - например, между ветками. Когда первая нить создана ее создателем достаточно длинной, он прекращает прядение и растопыривает прядильные органы. Так он ловит ветерок. Малейшее шевеление ветра (даже от нагретой земли) относит паутинку к соседней «опоре», за которую та и цепляется. Паук по «мостику» перемещается (чаще всего провиснув спинкой вниз) и начинает плетение новой радиальной нити. Только когда основа закреплена, он начинает двигаться по окружности, вплетая в нее липкие поперечные линии. Надо сказать, пауки - весьма экономные создания. Оказавшуюся ненужной поврежденную или старую паутину они съедают, пуская «вторсырье» на второй круг использования. А старой она становится, по мнению создателя, довольно быстро, так как паук плетет паутину зачастую каждый день (или ночь, если он - сумеречный охотник).

Чем питаются пауки

Принципиально важный вопрос, так как паук плетет паутину все же в первую очередь для добычи пропитания. Отметим, что все без исключения виды пауков - хищники. Однако их рацион сильно зависит от размеров, методов охоты и места проживания. Все тенетные (плетущие сети) пауки насекомоядны, причем в основе их рациона - преимущественно летающие формы. Хотя если на паутину свалится с дерева ползающий персонаж, ее владелец им не побрезгует. Те, кто живет в норках и поближе к земле, едят в основном прямокрылых и жуков, хотя могут затащить в свое убежище небольшую улитку или червя. Среди разнообразия того, чем питаются пауки, есть и более крупные объекты. Для водяного представителя племени с названием Argyroneta жертвами становятся рачки, водные насекомые и рыбьи мальки. Экзотические гиганты-птицееды охотятся на лягушек, птиц, маленьких ящериц и мышей, хотя большую часть их рациона составляют все те же насекомые. Но есть и более привередливые виды. Особи семейства Mimetidae охотятся только на пауков, не принадлежащих их виду. Огромный птицеед Grammostola ест молодых змей - и изничтожает их в поражающих воображение количестве. Пять семейств пауков (в частности, Ancylometes) ловят рыбу, причем способны нырять, плавать, выслеживать добычу и даже вытаскивать ее на сушу.

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

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.

Увидев паука, многие из нас пугаются, стараются уничтожить его. А паутина, которая висит в углах, на деревьях?
Зачем и как её плетёт паук?

Попробуем в этом разобраться.
Во-первых, в брюшке паука есть паутинные железы, вырабатывающие клейкий секрет, который застывает в виде нитей воздухе, а брюшные конечности с подвижными бородавками формируют нить, а потом из нитей – волокно. С помощью гребенчатых коготков и щетинок на конечностях паук быстро скользит по паутине.

Зачем нужна паутина пауку:

Как сеть для ловли, потому что они настоящие хищники. В их тенёту из-за вязкой жидкости попадает много живности от насекомых до птичек.

При попадании жертвы в ловушку, пострадавшая раскачивает паутину, и колебания передают сигнал пауку. Он подбирается к трофею, сбрызгивает пищеварительный фермент, сматывает паутиной в кокон и ждёт, когда можно будет насладиться.

Для размножения
Пауки-самцы рядом с паутиной самочки вяжут кружевца, потом стучат размеренно конечностями, чтобы сманить самок для спаривания. А самка выделяет нить, которая помогает найти особь для спаривания. Он в свою очередь к основным ниточкам крепит свою паутину и сигналит избраннице, что он здесь, та без агрессии сходит по креплёной паутине спариваться.

Для передвижения
Были случаи, когда видели пауков на корабле, находящемся в открытом море.

Отдельные экземпляры пользуются паутиной в качестве транспорта. Они поднимаются на высокие предметы и выпускают липкую нить, моментально застывающую на воздухе; и летит паучок на паутинке со встречным ветром на новое место жительства.
Не очень большие по размеру взрослые пауки могут подняться до 2-3 километров ввысь и так путешествовать.

Как страховка
Для скакунчиков паутинная нить служит страховкой от хищников и чтоб самому с неё напасть на жертву.
У южнорусского тарантула всегда тянется еле заметная паутинная ниточка, чтобы найти вход в свою норку. Если вдруг нить оборвётся, и он потерял свой домик, то начинает искать новый.
А ещё скакунчик может спать ночью, таким образом спасаясь от врагов.

Как пристанище для потомства
Для откладывания яиц самочка ткёт из паутинного волокна кокон, обеспечивающий надёжность будущему потомству.
Пластины (основная и кроющая) кокона сплетены из шелковых нитей, пропитанных застывшим веществом, поэтому они очень прочные, похожие на пергамент.
Есть коконы, которые отличаются рыхлостью, и похожи на ватный комок.

Для выстилки
Тарантул застилает стенки своих норок тенетой, чтоб стенки не осыпались, а на входное отверстие сооружает оригинальную мобильную крышку.
поймать добычу

Похожие статьи