Как паук плетет паутину? Где образуется и как используется пауком паутина

Наверняка каждый из вас обращал внимание на утонченные, ажурные, шелковистые «платочки», которые развешивают пауки на деревьях и траве солнечным летом. Когда серебристые росинки блестят на ажурной паучьей пряже – зрелище, согласитесь, безумно красивое и завораживающее. Но возникает несколько вопросов: «где образуется и как используется пауком паутина», «откуда она берется и из чего состоит». Попытаемся сегодня разобраться, зачем же это животное украшает все вокруг своей «вышивкой».

Остановились на часок

Очень многие ученые посвящали паукам и их паутине не только целые трактаты и часы, но и годы своей жизни. Как говорил Андре Тилькин, известный философ из Франции, плетение паутины – это удивительный спектакль, который можно смотреть часами и часами. Он написал более пятисот страниц трактата о паутине.

Немецкий ученый Г. Петерс утверждал, что, наблюдая за пауками часами, даже не замечаешь, как пролетает время. Он еще до Тилькина рассказал миру о том, кто такие эти удивительные создания, как паук плетет свою паутину, для чего она ему необходима.

Наверняка и вы не раз, увидев на листочке маленького паучка, занимающегося своей кропотливой работой, останавливались и наблюдали. Но у нас всегда не хватает времени на прекрасные мелочи, мы всегда в спешке, поэтому и не можем остановиться, задержаться чуть дольше. Если бы находилось это самое время, каждый из нас наверняка мог бы ответить на вопрос: «Как появляется паутина, почему паук не прилипает к своей паутине?»

Давайте остановимся все-таки на мгновенье и разберемся. Ведь вопрос действительно интересный, а процесс завораживающий.

Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021

Эта работа опубликована в номинации «Школьная» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.

Партнеры номинации — медико-биологическая школа «Вита» и «Новая школа».

Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.

Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.

Спонсор конкурса — : крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Они поймали в кустах трёх мохнатых пауков и. заставили их работать. Один паук плёл из паутины сетку для рыбной ловли. Второй паук плёл из паутины одежду. Н. Сладков. Планета чудес

В прошлом веке человечество пережило не одну техническую революцию. Эти революции изменили нашу жизнь. Такие изобретения, как автомобили, самолеты, телевизоры, лазеры, компьютеры и Интернет приучили нас к переменам. История показала, что мы не можем стоять на месте. Техногенные революции затронули и область производства новых материалов для разных сфер нашей жизни. От тяжелого машинного оборудования и твердых металлов человечество переходит к биотехнологиям и биоматериалам. Одним из таких перспективных материалов является паутина — удивительный материал, сочетающий в себе прочность стали, жесткость кевлара и легкость. паутины. А еще оказалось, что паутина может эффективно применяться в различных медицинских биоконструкциях, поскольку паутинный материал биологически совместим с организмом человека [1].

О некоторых свойствах «паутинного клея» и возможностях его применения «Биомолекула» рассказывала ранее: «“Умный клей” из паутины» [3].

Но для промышленного применения любого материала важно решить, как минимум две задачи: как получить материал в достаточном количестве и сколько он будет стоить. У шелка тутового шелкопряда 4500 лет не было конкурента в виде искусственного или синтетического материала. В наш век технических революций паутинный шелк, еще не найдя широкого применения в своем нативном виде, уже имеет серьезных синтетических соперников. Сможет ли он вообще выдержать такую конкуренцию?

В этой статье мы посмотрим, как люди на протяжении веков пытались адаптировать пауков к жизни в неволе, и попытаемся понять, можно ли пауков приручить и заставить работать на нас.

Откуда она берется?

Пауки – древнейшие создания, живущие на земле более двухсот миллионов лет. Без своей паутины они, пожалуй, не были бы так интересны человечеству. Так откуда выделяется паутина у пауков и что собой представляет?

Паутина – это содержимое специальных желез, которые имеют многие членистоногие (ложноскорпионы, пауки, паутинные клещи и т. д.). Жидкое содержимое способно вытягиваться и не рваться при этом. Образовавшиеся тончайшие нити очень быстро затвердевают на воздухе.

Каждый паук имеет несколько специфических желез на теле, которые отвечают за выработку паутины. Разные железы образуют различного вида и плотности паутину. Располагаются они на брюшке в виде тончайших протоков и носят название «паучьи бородавки». Именно из этих отверстий и выделяется жидкий секрет, вскоре превращающийся в прекрасную паутину.

С помощью лап паук распределяет, «развешивает» паутину там, где это ему необходимо. Самые длинные у паука передние лапки, именно они выступают в главной роли. А с помощью задних лап он захватывает капли жидкости и растягивает их до необходимой длины.

Паутинные приспособления, связанные с размножением и расселением

Как уже отмечалось, паутина используется пауками в период их размножения. Именно благодаря паутине этот процесс по своей сложности и своеобразию стал уникальным среди подобных явлений, свойственных членистоногим. Для пауков характерно внутреннее оплодотворение, которому предшествует спаривание. Но копулятивные органы самцов (бульбусы) находятся не на брюшке, а на передних конечностях – педипальпах или ногощупальцах (не путать с четырьмя парами ходных ног). Для переноса спермы с нижней стороны брюшка, где расположено мужское половое отверстие, в спермофор бульбусов используется так называемая сперматическая сеточка. Часто это небольшая нежная сеточка треугольной или четырехугольной формы, растянутая горизонтально в виде гамачка. Прижимаясь брюшком к сеточке, самец оставляет на ней капельку семенной жидкости и погружает в нее концы педипальп. Сперма заполняет узкий канал спермохранилища благодаря его капиллярности.

Во время поиска самки паук-самец руководствуется главным образом обонянием. Но, столкнувшись на своем пути с паутинной нитью, он безошибочно находит самку, оставившую ее. Обнаружив половозрелую самку, самец начинает за ней ухаживать, и это проявляется у различных пауков по-разному. Опишем только те случаи, при которых используется паутина. Самцы некоторых тенетников (сем. Theridiidae) плетут по соседству с сетями самки маленькие брачные сети, на которые ее заманивают ритмическими движениями ног. Вместо брачных тенет самцы пауков-крестовиков (рода Araneus) к радиальным нитям сети самки натягивают горизонтальную паутинную нить и, расположившись поудобнее, начинают барабанить по ней ногами. Следует заметить, что движения ног, совершаемые самцом, не беспорядочны, как у бьющейся в сетях жертвы, а довольно ритмичны и состоят из повторяющихся мелодий, представляющих собой специфический сигнал, который свидетельствует о присутствии половозрелого самца того же вида. Если самка готова к спариванию, то рано или поздно она покидает свое убежище или центр сети и спускается к месту прикрепления нити-струны, не проявляя агрессии к самцу-музыканту.

Оплодотворенные яйца откладываются кучкой в коконе, сделанном самкой из одного или нескольких слоев паутины. Собственно кокон – это оболочка, непосредственно облегающая яйца, и состоит обычно из основной и кроющей пластинок, соединенных краями. Такое строение кокона объясняется способом его изготовления. Самка из паутинного шелка делает сперва основную пластинку (аналог сперматической сеточки самцов) и откладывает на нее яйца, а затем заплетает их сверху паутиновой кроющей пластинкой.

Стенка кокона обычно делается из плотно прилегающих прямых нитей и часто пропитывается застывающим секретом, выделяемым через рот. В этом случае оболочка кокона плотная и напоминает пергаментную. В других случаях паутинная ткань для кокона рыхлая и пушистая наподобие ваты. Формы коконов различны: дисковидные, шарообразные, грушевидные.

Вылупившаяся молодь одной кладки какое-то время держится вместе, затем паучки расходятся. У некоторых видов расселение происходит на паутинках по воздуху. Молодые паучки забираются на возвышающиеся предметы и, подняв брюшко, выпускают паутинную нить. При достаточной длине нити, увлекаемой токами воздуха, паучок отцепляется и уносится на ней. У некоторых видов, особенно мелких, на паутине расселяются и взрослые формы. Пауки могут подниматься токами воздуха на значительные высоты (до 2-3 км) и переноситься на большие расстояния. Известны случаи массового залета мелких пауков на суда, находящихся в сотнях километров от берега.

Ветер в помощь

Правильному распределению паутины способствует и ветерок. Если паук выбирает правильное место для размещения, к примеру между деревьев или в листьях, то ветер помогает разнести нити туда, куда нужно. Если вы хотели для себя ответить на вопрос о том, как паук плетет паутину между деревьями, то вот и ответ. Ему помогает ветер.

Когда одна нить зацепилась за нужную веточку, паук проползает, проверяет прочность основы и выпускает следующую. К середине первой прикрепляет вторую и так далее.

Этапы строительства

Основание паутины очень похоже на снежинку или точку, из центра которой расходится несколько лучиков. Эти центральные нити-лучики самые плотные и толстые по своей структуре. Иногда паук делает основу сразу из нескольких нитей, как бы заранее укрепляя свои тропы.

Когда основание будет готово, животное переходит к строительству «ловчих спиралей». Они изготавливаются уже совершенно из другого вида паутины. Эта жидкость отличается клейкостью, хорошо липнет. Именно из липкой паутины и строятся круги на основании.

Паук начинает свое строительство с внешнего круга, постепенно продвигаясь к центру. Он удивительным образом чувствует расстояние между кругами. Совершенно не имея под рукой циркуля или специальных измерительных приборов, паук безошибочно распределяет паутину так, что между кругами исключительно одинаковое расстояние.

Какие есть виды

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

Форма может быть следующей:

1. Круглая. Эта структура встречается чаще всего. Из центра расходятся более толстые нити-лучи, являющиеся основанием. Затем паук тянет более тонкую нить от внешнего края, создавая круги, соединяемые с нитями основы, и плетёт их до самого центра. Удивительно, но расстояния между этими кругами примерно одинаково. В такую липкую ловушку попадают различные насекомые и служат пищей её владельцу, который неподвижно сидит на сигнальной нити. Такая паутина не особо велика, но древесные пауки, обитающие в тропиках, могут плести подобную сеть до 2 метров в диаметре.
2. Зигзагообразная. Для привлечения внимания добычи представители рода аргиопа плетут на нитях основы заметные зигзаги.
3. Конусообразная. Такую сеть сплетают воронковые пауки среди стеблей травы или других опор, а сами сидят на дне такого конуса в ожидании добычи.
4. Бесформенная. Эту паутину нередко можно наблюдать у себя дома. Паутина домовых арахнидов не имеет какой-либо формы и особенно заметна для глаз, когда покрывается пылью.
5. Между ног. Представители паучьего семейства Dinopidae spinosa охотятся, сплетая ловчую сеть у себя между передних конечностей и набрасывая её на насекомых.
6. Шарик на ниточке. Таким приспособлением, похожим на оружие бола, ловит насекомых паук Mastophora cornigera. Паутинный шарик пропитан феромонами и привлекает мотыльков, которые прилипают к нему и становятся добычей. Из-за способа охоты паука прозвали «болас».

Почему сам не прилипает?

Наверняка все вы знаете, как пауки охотятся. Как их добыча путается в липкой паутине и погибает. И, пожалуй, каждый хоть раз задавался вопросом: «А почему паук не прилипает к своей паутине?»

Разгадка кроется в специфической тактике строительства паутины, которую мы описывали чуть выше. Паутина делается из нескольких видов нитей. Основа, по которой паук и перемещается, делается из обычной, очень прочной и совершенно безопасной нити. А вот «ловчие» круги изготавливаются, наоборот, из липкой и смертоносной для многих насекомых нити.

Функции паутины

Итак, мы разобрались, как появляется паутина и где образуется. И как используется пауком паутина, тоже сможем теперь ответить. Первостепенная задача паутины — конечно же, добыча пропитания. Когда «пища» попадает в паутину, паук сразу чувствует вибрацию. Он приближается к добыче, быстренько ее заворачивает в прочное «одеяло», открывает край и уносит еду в то место, где никто ему не помешает насладиться трапезой.

Но кроме добычи пропитания, паутина служит пауку еще для некоторых целей. Из нее делается кокон для яиц и дом для жилья. Паутина выступает в роли своеобразного гамака, на котором происходят брачные игры и спаривание. Она выступает в роли парашюта, который позволяет быстро удрать от опасных врагов. С ее же помощью пауки при необходимости могут передвигаться по деревьям.

Паучьи фермы

Получение нитей

Прежде всего провели исследование по определению длины паутинной нити, которую можно получить от крестовика Araneus marmoreus (рис. 5) путем выматывания паутины из паутинных бородавок [10].

Рисунок 5. Паук A. marmoreus

Выматывание производили в двух вариантах. В первом варианте паутину выматывали из паука до предела, то есть до тех пор, пока паук совершенно не прекращал выделение паутины. Такое предельное выматывание приводило к быстрому истощению паутинных желез после одной-двух операций. После такого эксперимента пауки продолжали жить и принимать пищу, но деятельность паутинного аппарата прекращалась. Приводим таблицу предельного выматывания шести самок Araneus marmoreus, которая представлена в работе [10].
Таблица. Предельное выматывание самок Araneus marmoreus. Источник: [10].

Во втором варианте — ежедневно проводили выматывание не более 100–150 м паутины от каждой самки, после чего выматывание прекращали.

Продуктивность пауков при порционном выматывании значительно возрастала. При предельном выматывании от одной самки получили в среднем 263 м, а максимум 524 м. При порционном — средняя цифра увеличивалась почти в три раза, достигая 739 м, а максимум достиг 1000 м.

Примечательно, что систематическая деятельность паутинных желез, при надлежащем питании, способствует увеличению продукции. Автор работы сравнила порционное выматывание пауков с применяемым в практике сельского хозяйства раздоем коров, где систематическое усиление деятельности желез приводит к многократному увеличению продукции.

Прочнее стали

Итак, мы уже знаем, как паук плетет паутину и каковы ее особенности, как она образуется и как строятся липкие сети для добычи пищи. Но остается вопрос о том, почему же паутина такая прочная.

Несмотря на то что все паучьи конструкции разнообразны, они имеют одинаковое свойство – повышенную прочность. Это обеспечивается за счет того, что в состав паутины входит белок – кератин. Кстати, он также содержится в когтях животных, в шерсти, в перьях птиц. Волокна паутины отлично растягиваются и потом возвращаются в свой первоначальный вид, при этом не рвутся.

Ученые говорят, что паутина по своей прочности намного превосходит натуральный шелк. Последний имеет прочность разрыва 30-42 г/мм2, а вот паутина – около 170 г/мм2. Чувствуется разница.

Как паук плетет паутину – это понятно. Что она прочная – тоже вопрос решили. А вот знали ли вы, что несмотря на такую прочность, паутина в несколько тысяч раз тоньше, чем волос человека? Если сравнивать показатели разрыва паутины и других нитей, она превосходит не только шелк, но и вискозу, нейлон, орлон. Даже крепчайшая сталь не сравнится по прочности с ней.

Как строится ловчая сеть

Ветер – лучший помощник паука в строительстве. Достав тонкую нить из бородавок, арахнид подставляет ее под воздушный поток, который относит застывший шелк на значительное расстояние. Это секретный способ, как паук плетет паутину между деревьями. Паутинка легко цепляется к веткам деревьев, используя ее в качестве каната, арахнид передвигается с места на место.

В структуре паутины прослеживается определенная схема. Ее основу составляет каркас из прочных и толстых нитей, расположенных в виде лучей, расходящихся из одной точки. Начиная с внешней части, паук создает круги, постепенно двигаясь к центру. Удивительно, что без всяких приспособлений он выдерживает одинаковое расстояние между каждым кругом. Эта часть волокон липкая, именно в ней будут застревать насекомые.

Интересный факт. Паук поедает собственную паутину. Ученые предлагают два объяснения этому факту – таким образом восполняется потеря белка при ремонте ловчей сети или паук просто пьет воду, повисшую на шелковых нитях.

Сложность рисунка паутины зависит от вида паукообразного. Низшие членистоногие строят простые сети, а высшие – сложные геометрические схемы. Подсчитано, что самка крестовика строит ловушку из 39 радиусов и 39 спиралей. Кроме гладких радиальных нитей, вспомогательной и ловчей спирали существуют сигнальные нити. Эти элементы улавливают и передают хищнику вибрацию попавшейся добычи. Если попадается посторонний предмет (ветка, листок), маленький хозяин отделяет его и выбрасывает, затем восстанавливает сеть.

Крупные древесные паукообразные натягивают ловушки диаметром до 1 м. В них попадают не только насекомые, но и мелкие птицы.

Интереснейшие факты

Знали ли вы, что от того, как паук плетет паутину, будет завесить количество жертв, которые в ней окажутся?

Когда в паутине оказывается добыча, она не только прилипает к «ловчей» сети, но и поражается электрическим зарядом. Он образуется от самих насекомых, которые в процессе полета накапливают заряд, а попадая в паутину, отдают его нитям и поражают сами себя.

Принято считать, что пауки — одиночки. Но есть некоторые виды, которые предпочитают социальный образ жизни. Собираясь в группы и совместно производя паутину, они получают больший процент добычи на одно животное.

Зная, как паук плетет паутину и какие она имеет «прочные» качества, почему люди до сих пор не изготавливают из таких нитей одежду? Оказывается, во времена Людовика XIV один из мастеров попытался сшить из нитей паука перчатки и носки для короля. Однако работа эта оказалась очень сложной, кропотливой и длительной.

В Южной Америке паучьи сети помогают не только самим изготовителям, но и местным обезьянкам. Животные благодаря прочности сетей ловко и безбоязненно передвигаются по ним.

Химические средства. Обзор и особенности использования

С паутиной на домашних растениях очень хорошо справляются современные акарициды. Различают две группы средств из этого класса.

• Акарициды специфические, действие которых направлено исключительно против паутинного клеща. Такие препараты характеризуются контактной формой активности и различаются по степени эффективности относительно разных фаз развития паразитов.
• Инсектоакарициды работают на уничтожение не только паутинного клеща, но и против прочих вредителей комнатных растений.

Рассмотрим представителей каждой из групп.

Специфические акарициды

К таким препаратам относятся следующие: «Borneo», «Энвидор», «Аполло», «Omite», «Санмайт», «Флумайт». Кроме них есть еще два подобных средства, с которыми мы ознакомимся более детально.

• «Флоромайт». Его действующим веществом является бифеназат. Данный препарат проявляет активность против всех подвижных стадий развития паутинного клеща, и спустя 3 часа после начала обработки паразит ослабевает и уже не вредит растению. Максимальная эффективность проявляется на протяжении первых 4 суток с момента применения, действие сохраняется около 2-3 недель.
• «Ниссоран». Это гормональный препарат кишечно-контактного действия, основанный на гекситиазоксе. Его акарицидные свойства распространяются на уничтожение клещей, принадлежащих к различным видам, и оказывается губительное воздействие на личинок, нимф и яйца. В процессе работы действующие вещества тормозят основные процессы, от которых зависит нормальное развитие паразита: линька, образование хитинового покрова, окукливание и окрыление.

Инсектоакарициды

К инсектоакарицидам относятся такие препараты: «Актеллик», «Фитоверм», «Актофит», «Оберон», «Дурсбан», «Клещевит». Кроме них известны еще два средства.

• «Вертимек». Инсектицид широкого спектра действия, который весьма успешно защищает комнатные цветы от паразитов. Основой данного препарата выступает абамектин. В процессе обработки действующее вещество проникает в организм растения и очень быстро по нему распространяется. Вредители, напившиеся отравленного сока, теряют способность питаться и вскоре погибают.
• «Акарин» («Агравертин»). Проявляет высокую эффективность против всех видов растительноядных клещей и прочих паразитов. Основан на целом комплексе природных высокоспецифичных нейротоксинов, которые, попадая в организм вредителя, провоцируют развитие необратимых процессов в его нервной системе.