Виды паутины у пауков. Загадки паутины. Что такое паутина

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.

Паутина – это выделения из паутинных желез, которые спустя короткое время застывают. Химический состав схож с шелком насекомых, на 50 % состоит из белка. Большинство групп паукообразных способны выделять и плести паутину (ложноскорпионы, пауки, некоторые виды клещей). Люди сталкиваются с ней постоянно, но мало кто задумывается о ее особенностях и способах появления.

Откуда берется паутина у паука?

Паутина вызывает восхищение правильностью геометрических форм, утонченностью нитей. Паутинный шелк – прочное натуральное волокно, созданное для определенных целей.

Секрет паутинных желез

Арахнологи выяснили, что паутина у паука берется из брюшка, откуда отходят паутинные железы. На нем 6 паутинных бородавок, на которых расположены прядильные трубочки. Их количество у каждого вида разное. Крестовик обладает 600 трубочками.

Секрет жидкой и вязкой консистенции состоит из белка. Он помогает волокну моментально застывать вод воздействием воздушного потока. Прядильные трубочки, откуда выделяется секрет, создают его в форме тончайшей нити. По химическому составу и физическим показателям она близка в шелку тутового шелкопряда, но паутинное волокно прочнее и лучше тянется.

Кристаллы из белка входят в ее химический состав. Когда хищник плетет паутину, он на ней свисает. Если предмет подвесить на паутинное волокно и вращать его бесконечное количество раз в одну и ту же сторону, оно не перекрутится и не создаст силы противодействия.

Паук, как плетет паутину, так и съедает ее вместе с жертвой за 1-2 часа. Одни ученые считают, что они так восполняют потерянный белок в организме, а другие – что членистоногое животное заинтересовано в воде, которая в виде росы или дождевых осадков остается на нитях.

Паутина за один час

Количество времени на плетение ажурной ловушки зависит от погодных условий и желаемых размеров. Паутина маленького размера в благоприятную погоду будет сплетена за час, при самых больших размерах паук потратит 2-3 часа. Существуют виды, плетущие волокно каждый день – утром или вечером. Это их основная деятельность, помимо охоты.

Процесс создания паутинного волокна:

паук прижимает паутинные бородавки к необходимому месту (дерево, ветка, стена);
секрет прилипает к основанию;
хищник отходит от места прилипания и растягивает на ветру нить задними конечностями;
работу хищник делает длинными передними конечностями, которыми формирует каркас из высохших нитей;
после окончания плетения он формирует липкие спирали.

В построении ловушек важная роль отведена ветру. После того, как хищник достает нить, он растягивает ее под воздушным потоком. Ветер относит ее конец на незначительное расстояние. Хищник использует паутинную нить в качестве предмета перемещения. Этот способ помогает паукообразным строить ловушки между деревьями и в высокой траве.

Основные функции

Функции паутины не ограничены ловлей пищи. Она занимает ключевое значение в жизни паукообразного, поскольку незаменима в определенных случаях.

Охота на жертву

Построение сетей для ловли добычи – одна из причин того, зачем у пауков возникает необходимость делать паутину. От структуры паутины зависит ее способность обездвижить жертву. Некоторые виды хищников настолько малы, что сами становятся жертвой крупных насекомых. Введенный пауком в тело жертвы яд действует не сразу. Чтобы жертва не сбежала, хищник берет ее и заворачивает в волокно, после чего ждет превращения внутренностей добычи в жидкое состояние.

Если сравнить паутину и волос человека, первая окажется более тонкой. Она сравнима по прочности со стальной проволокой.

Привлечение самцов

Некоторые виды паукообразных самок в период размножения выделяют паутинный секрет с феромонами. Эта «метка» привлекает самца. Сигнальные волокна формирует большинство видов, но у некоторых инициатива исходит от самца.

В поиске женской особи для размножения самцы плетут сперматическую сетку, на которую предварительно выделяют каплю семенной жидкости. Для привлечения самки особи мужского пола прикрепляют свои нити к паутине самки и приводят ее в движение. Так они сообщают ей о цели пребывания. Для спаривания самка отправляется в паутинное пространство самца.

Отвлечение внимания хищников

Кругопряды создают из сетей отвлекающие муляжи, склеивая паутиной листья и веточки. Они размещают «обманку» на своей паутине, чем стараются ввести хищника в заблуждение. Животное прячется недалеко от муляжа и дергает за нити, совершая ими обманные движения.

Впервые паук, способный делать своего двойника, обнаружен в лесах Амазонки, биологом Филом Торресом. Он наткнулся на паутину со странным, по его мнению, пауком. Поначалу биолог решил, что он мертвый, но, приблизившись, обнаружил, что это искусно сделанная копия из листьев. Создатель приманки поджидал добычу в другом месте.

Паутинный кокон

Из секрета паутинных желез хищники плетут коконы для потомства. Количество достигает 100 штук, в зависимости от плодовитости самки. Коконы с яйцами самки находятся в подвешенном состоянии, в безопасном месте. Оболочка кокона формируется из 2-3 слоев и пропитывается специальным секретом, склеивающим все его части.

При необходимости самки переносят кокон с яйцами на другое место. Он прикрепляется к прядильному органу на брюшке. Если посмотреть на кокон в приближенном виде, он напоминает мяч для гольфа. Яйца под плотным слоем волокна выпирают и образуют бугорки. Кокон для потомства используют даже те виды хищников, которые охотятся и никогда не плетут паутину.

Защитный механизм у входа в нору

Норные виды хищников выкапывают себе убежища в земле и оплетают паутиной его стенки. Они используют ее для укрепления грунта, что помогает защитить нору от неблагоприятных погодных условий и природных противников.

Функции паутины на этом не заканчиваются, членистоногое животное использует ее в качестве:

Средства перемещения. Подвижный хищник использует ее, как транспортное средство. С ее помощью он может быстро перемещаться между деревьями, кустами, листьями и даже зданиями. Благодаря использованию паутинных нитей, пауки перемещаются на расстояние нескольких километров от точки отправления. Они забираются на возвышенность, выпускают моментально застывающее волокно и уносятся воздушным потоком.
Страховки. Пауки-скакунчики плетут ажурное полотно, чтобы подстраховать себя во время охоты на жертву. Они закрепляются нитью за основание предмета и совершают прыжок на добычу. Некоторые виды пауков, чтобы не потерять свою нору, протягивают от нее волокно при уходе и возвращаются обратно по нему.
Подводных убежищ. Их создают только обитающие в воде виды. Известно, зачем паутина необходима им при постройке подводных нор, – она обеспечит воздух для дыхания.
Устойчивости на скользкой поверхности. Эту функцию используют все виды тарантулов – клейкий материал на лапах помогает им удерживаться на скользкой поверхности.

Некоторые виды обходятся без плетения паутинных нитей, только охотятся. Но для многих она – помощник в процессе выживания.

Почему не прилипают сами?

Чтобы спокойно передвигаться по ловушке и не стать ее жертвой, паук протягивает сухие нити, без клейкого вещества. Он ориентируется в постройке, поэтому знает, какая часть волокна предназначается добыче, а какая – безопасна для него. Он поджидает жертву в центре постройки.

Дополнительные факторы, помогающие пауку не прилипать к собственной паутине:

кончики лап хищника смазаны маслянистой жидкостью;
на его конечностях множество волосков, уменьшающих площадь прикасания к липким нитям;
он перемещается специальным образом.

Современные ученые до сих пор не научились создавать паутину искусственным путем. Но попытки сделать ее точную копию продолжаются. Генетики из Канады вывели искусственным методом коз, в молоке которых содержится паутинный белок. Как паук делает паутину, технология ее плетения – загадка природы, которую не разгадали величайшие умы.

Природа позаботилась о существовании пауков и дала им способность искусно плести паутину. Она помогает им добывать пропитание, защищать потомство и свое жилище, а также пользоваться ею в целях перемещения. Ажурная ловушка вызывает мировой интерес своей загадочностью и невозможностью искусственного воспроизведения. Каждый вид паукообразных вызывает глубочайший интерес и поражает специфическими особенностями.

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.

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:

Должна ли антилопа обгонять льва?

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 пауки в России

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.

Интересный факт: некоторые паутины могут быть сложнее, другие - проще.

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.