Основные этапы плетения пауком паутины. Откуда у паука нить? Как паук изготавливает паутину? И все же, что является основой паутины

В наше время благодаря достижениям науки и техники, можно увидеть и понять, как паук плетет паутину. Эти способности членистоногие унаследуют от своих родителей на генетическом уровне. Другими словами, все действия запрограммированы, поскольку молодых паучков никто такому мастерству не учит. Различные виды пауков плетут паутину различной формы, различной величины и различной структуры, в зависимости от предназначения.

У пауков имеются специальные железы, которые вырабатывают особый секрет. После того, как из желез начинает появляться это вещество, паук его растягивает, в результате чего получаются тонкие и прочные ниточки. В результате фигурных переплетений получается достаточно прочная конструкция. Этот секрет предназначается для различных, в том числе и строительных целей.

Основу подобного строительного материала составляет белок, в комплексе с аланином, серином и глицином. Находясь внутри паутинной железы, вещество представляет жидкую форму. После того, как вещество будет использовано в виде нитей, оно затвердевает на воздухе.

Паутинные железы, в виде бородавок, расположены рядом с половыми органами. Нить состоит из кристаллического белка, который в разы увеличивает прочность и гибкость высохших нитей. В зависимости от предназначения паутины ее толщина и прочность может заметно отличаться.

Интересный факт! Прочность паутины такая же, как если бы ее связали из нейлона. При этом она сохраняет свои характеристики, как при сжатии, так и при растяжении. Если на длинной паутине подвесить предмет и начинать его вращать в одном направлении, то паутина не запутается и не окажет никакого сопротивления вращению. Благодаря таким уникальным свойствам паутины, паук может долго висеть на паутине. Паутина не только прочная, она достаточно легкая, поэтому пауки часто с помощью паутины преодолевают большие расстояния под действием силы ветра.

Паук не просто плетет паутину, там, где ему вздумается и когда ему вздумается. Он плетет ее, когда нужно и в тех местах, где она ему может пригодиться. У каждого паука паутина имеет свое предназначение. Самки плетут паутину для того, чтобы привлечь самцов. Поэтому:

Паутинные железы находятся рядом с половыми органами, что позволяет самке заодно выделить специальный секрет, который привлекает самцов.
Ловчие сети плетут кругопряды. Такие сети могут иметь диаметр 2 м, а то и больше. Прочность нитей такова, что в паутине может запутаться птичка, не большой грызун или земноводное. Большинство пауков ловят насекомых, а также их личинок.
Пауки, живущие в земле, роют норы с множеством ходов. Они не плетут ловчие сети, но закрывают паутиной вход и плетут сигнальные нити. Эти нити подают сигнал, если жертва окажется рядом с норой. В таком случае паук тут же реагирует и появляется на входе в свою нору.
Пауки ведут обособленный способ жизни и только на период размножения формируют пары. Каждый паук охраняет свою территорию и не допускает к себе посторонних особей. В случае освоения новых территорий, паук плетет длинную нить, прикрепив ее к какой-либо основе и ждет хорошего порыва ветра. Оказавшись в воздухе, под действием силы ветра паук способен преодолеть десятки, а то и сотни километров. Подобные миграции приобретают массовый характер, когда на свет появляются молодые паучки.
После спаривания самка из паутины делает специальный кокон и откладывает в нем до 1000 шт. яиц. Некоторые виды крепят кокон в каком-либо месте, а некоторые виды таскают его за собой, пока на свет не появятся паучки.
Некоторые виды пауков, такие как водяной паук, из паутинных нитей строят для себя гнездо под водой. Этот домик заполняется воздухом, и самка живет в нем. В брачный период она пускает к себе паука, после этого появляется на свет потомство, которое определенное время живет в этом гнезде. Сюда же она таскает пойманную жертву.
После попадания в паутину насекомого, паук окутывает его паутиной, впрыснув перед этим токсин. После этого он удаляется от своей жертвы и наблюдает за ней. Приступает к трапезе после полной гибели. Если паук не голоден, то он очередную жертву оставляет до тех пор, пока не проголодается.
Существуют разновидности, которые паутиной окутывают листья, после чего протягивают длинную паутину. Когда нужно, паук дергает за паутину, оживляя таким образом листок. В результате, некоторые хищники реагируют на этот листочек, но никак не на настоящее гнездо паука.

Существуют так же пауки-умельцы, которые из подручных средств и паутины сооружают плот и плавают на нем, охотясь при этом на мальков рыб, на личинок, на рачков и т.д.

Если ловчая сеть сильно повреждена, то паук может ее оставить и начать формировать, где-то недалеко новое полотно.

Важный момент! Некоторые членистоногие поедают свои ловчие сети. Специалисты объясняют подобные действия пауков тем, что их организм требует пополнения белком. Кроме этого, на паутине всегда скапливается влага, которая необходима для паука.

Как правило, многие виды пауков предпочитают вести ночной образ жизни, поэтому плетут паутину в основном ночью. В среднем паук на эту процедуру затрачивает около часа. Если требуется отремонтировать западню для насекомых, то на это уходит еще меньше времени.

Ниже можно увидеть на видео, как паук плетет паутину и сколько времени у него на это тратится. Если паутину сорвать, то на следующее утро на том же месте появится точно такая же паутина. Наиболее красивая паутина получается у кругопрядов. С помощью прочных нитей паук формирует треугольник, после чего он заполняет ее ячейками определенной величины.

Интересно знать! В тропических лесах Бразилии живет паук-птицеед, который плетет настолько прочную паутину, что местные рыбаки используют ее в качестве сетей для поимки рыбы. Из нитей пауков можно сплести не только тонкое, но и достаточно прочное полотно. Из вещества пауков некоторые компании шьют бронежилеты.

В саду можно увидеть, как паук плетет паутину, расположив ее на 2-х деревьях. Это может быть ажурная ловчая сеть или воронка, которая блестит на солнце, привлекая насекомых. Конечно, для многих этот процесс – это загадка. Даже трудно представить, как паук смог натянуть паутину между двумя деревьями. Как правило, паук перелетает на паутине с одного дерева на другое под действием ветра. Закрепив второй конец, ему остается самое простое – это заполнить пространство ячейками.

При этом, находясь в состоянии полета, паук контролирует расстояние до соседнего дерева, регулируя при этом длину паутины. Иногда, чтобы зацепиться за какую-либо ветку, он просто выстреливает паутину в нужное место.

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

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.

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.

Интересно:

Самые маленькие породы собак в мире

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.

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.

Почему паутина привлекает насекомых?

Ультрафиолетовые лучи - составная часть солнечного света, и именно та часть, которая образует загар кожи. Но частота ультрафиолетовых волн слишком высока и не воспринимается нашими глазами, так что для нас это невидимый свет. Однако многие насекомые способны видеть ультрафиолетовые лучи, особенно те из них, которые питаются нектаром цветов и пыльцой. Многие пауки плетут такую паутину, которая привлекает к себе этих насекомых. Как это делается? Сначала паук сплетает паутину из нитей, которые почти не отражают ультрафиолетовые лучи. Затем он вплетает в конструкцию паутины нить другого типа, которая ярко сияет в ультрафиолетовых лучах.

Легко смахивая паутину во время уборки или прогулки по лесу, немногие задумываются над тем, как и из чего паук её сплёл. А ведь это уникальное творение необычайной крепости. Узнаем, как пауки плетут свою сеть, откуда берут для неё материал и из чего она состоит, её формы и назначение, а также - как этот естественный материал может использовать человек.

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.

Знаете ли вы? Наиболее распространённый у нас паук-крестовик плетёт наиболее известную круглую ловчую сеть. Паучиха всегда выплетает конструкцию из 39 лучей, на которых находится 35 спиральных кругов с 1245 креплениями. Эту работу крестовики проделывают в ночное время и обновляют сеть через каждые 1–2 суток.

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.

Знаете ли вы? Удалось вывести вид шелковичных червей, производящих паучий шёлк. Исследователи из Америки смогли выработать технологию, позволяющую производить шёлковые волокна, имеющие свойства нитей паутины. Разработки в данном направлении ещё ведутся, а наладить производство таких волокон в промышленных масштабах на данный момент невозможно.

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.

Важно! Применение паутины в области медицины в первую очередь вызвано тем, что организм человека не производит отторжение внедрённого в него паучьего белка.

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.

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.