Как паук плетет паутину

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.