[Zarik]

Вчера поставил машину на улице, а сегодня утром между машиной и рядом стоящим столбом паучья сеть сплетена. Расстояние метра полтора. Задумался как паук это сделал? Нашёл интересные статьи:

Цитата

Паутина и шелк
Шелк паука - необычный материал. Одна из его особенностей - огромная прочность. Нить шелка толщиной с карандаш способна остановить Боинг-747, летящий на полной скорости. Мы все еще не можем создать такой материал, несмотря на все наши технологические достижения. У паука есть несколько желез, расположенных в животе, которые производят паутинный шелк. Каждая железа производит шелк для особой цели. Известны семь различных желез. Но разные виды пауков обладают только несколькими из этих желез, а не всеми сразу.
Железы известные как Glandula Ampulleceae - главная и вспомогательная используются для производства шелка нитей для перемещения. Glandula Pyriformes используется для производства нитей для прикрепления. Glandula Aciniformes производит нити для герметизации добычи. Glandula Tubiliformes производит нить для коконов. Glandula Coronatae используется для производства липких нитей.
Обычно у паука есть три пары прядильных органов. Но есть пауки только с одной парой или даже четырьмя парами прядильных органов. У каждого прядильного органа своя собственная функция. В прядильных органах есть маленькие трубы, которые связаны с железами. Число труб варьируется от 2 до 50.000.
Человеческий глаз способен различать объекты с диаметром 25 мкм на расстоянии 10 см. Средний диаметр нити паука-кругопряда около 0,15 мм. Самая тонкая измеренная нить была лишь 0,02 мм. Поэтому мы способны видеть паутину только из-за отражения нитью солнечного света. Но эта тонкая нить способна остановить пчелу, летящую на полной скорости. Эта нить не только очень крепкая, но также и очень упругая. Благодаря этим свойствам шелк паука жестче, чем любые другие материалы или металлы, известные нам. Прочность материала измеряется в единицах, называемых dernier (1 dernier = 1 г на 9000 м). Нить паука имеет прочность от 5 до 8. Это означает, что нить из шелка паука разрушится под собственным весом при ее длине 45 - 72 км. Сопоставимыми материалами являются нейлон и стекло. Сталь имеет прочность приблизительно равную 3.

Фиброин
Растянутый шелк в 1, 5 и 20 раз

Из чего сделаны нити паутины? Из белка, молекулярной массы 30.000 Dalton, и производится специальными железами. Вне желез он полимеризируется в молекулу, назваемую фиброин с молекулярной массой около 300.000 Dalton. До сих пор не ясно, что активизирует процесс полимеризации.

Почему шелк, сделанный из белка, не разлагается грибками и бактериями, подобно всем другим белкам? Мы запасаем белки приготавливая пищу путем консервирования, сушки или добавления кислоты. В шелке паука есть три вещества, которые способствуют его долговечности: пиролидин, гидрофосфат калия и нитрат калия. Пиролидин можно найти в красителях и растительных ядах, он очень гигроскопичен (сильно впитывает воду). Это вещество предотвращает нить от засыхания. Пиролидин также содержится в клее ловчей сети в высокой концентрации. Гидрофосфат калия делает нить кислотной и предотвращает грибковый и бактериальный рост. Низкий pH вызывает денатурацию белков (делает их нерастворимыми). Это явление мы может наблюдать в кислом молоке. Нитрат калия предотвращает рост бактерий и грибков.

Нить паука-кругопряда Araneus diadematus очень упругая, и может быть растянута на 30-40%, прежде чем оборвется. Сталь может быть растянута только на 8%, а нейлон - где-то на 20%. На фотографии (см. выше) можно видеть, что нить паука Stegodyphus sarasinorum из-за техники переплетения может быть растянута на длину в 20 раз большую ее первоначальной длины.

Большинство пауков-кругопрядов пускают свои сети в оборот. Плетение сети отнимает много ресурсов паука. Так как они должны регулярно возобновлять сеть, они едят шелк. Только главная нить сети оставляется неповрежденной. Поэтому по утрам они обычно ткут новую сеть.


Изучая нити пауков, можно выделить две группы Cribellate и E-cribellate.

Cribellate пауки прядут тонкую пушистую паутину. Для этого у них есть структуры, подобные расческам (calamistrum), на metatarsus или на tarsus четвертых пар ног и орган cribellum, производящий дополнительный шелк расположенного перед прядильными органами spinners. Шелк вытягивается из cribellum и затем расчесывается в шерстистую структуру. Расчесанный шелк состоит из тысяч маленьких нитей, прикрепленных к более толстой. На нитях нет никакого клея, но насекомое застревает своими волосками на их теле в шелке. Более толстые нити в паутине предотвращают шелк от разрывания, не давая насекомому выбраться.
Cribellum of Aumaurobius similis Четвертая нога cribellate паука
Cribellate паук E-cribellate паук
E-cribellate паук

Применение шелка паука
Шелк паука используется для нескольких целей. Поленизийские рыбаки используют нить золотого паука-кругопряда (Nephila) как леску. В New-Hebrides сети паука использовали для изготовления сетей для транспортирования наконечников стрел, табака и высушенного яда для наконечников стрел. Некоторые племена в Новой Гвинеи использовали сети как шляпы, чтобы защитить головы от дождя.

В Первой мировой войне нити Araneus diadematus, Zilla atrica, Argiope aurantia и других пауков-кругопрядов использовались как перекрестие в инструментах.

В 1709 году Француз Bon de Saint-Hilaire продемонстрировал возможность создания ткани из шелка пауков. Множество коконов были вымыты, высушены, а затем была вычесана нить. Было изготовлено несколько носков и перчаток. Но экономически это оказалось не выгодно. Было подсчитано, что для того, чтобы произвести один килограмм шелка, необходимо 1,3 миллиона коконов паука.

На Мадагаскаре были предприняты некоторые попытки использовать пауков Nephil для производства шелка. Нити вручную вытаскивали из прядильных органов (spinner) паука. После истощения паука отпускали в лес и брались за следующего. Собранный шелк был красивого золотого цвета. Этот проект был тоже запрещен по многим причинам. В настоящее время ведутся попытки производить шелк искусственным путем.

Круговая сеть паука Araneus diadematus
Ловчая сеть
Можно выделить несколько форм и способов применения сети. Плоская сеть, круговая сеть, коконы, сеть в качестве дома, сеть в качестве укрытия. Наиболее известная форма - круговая сеть. Как строится эта сеть?

Круговая сеть паука Araneus diadematus
Круговая сеть паука Araneus diadematus

Наиболее трудная часть - строительство первой нити. Это крепкая горизонтальная нить, на которой висит вся остальная часть сети. Как паук соединяет эту нить между двумя точками? Он ведь не умеет летать. Может, он прикрепляет нить в одной точке и спускается вниз на паутине, а затем забирается на другую точку, подтягивает нить и прикрепляет ее?
Нет, все намного проще: паук создает ловчую сеть, используя ветер и удачу.
Место укрытия и круговая сеть паука Singa nitidula
Ветер легко переносит тонкую нить, а паук делает ее длиннее и длиннее, выпуская шелк из прядильных органов. Если ему повезет, то нить зацепится в другом месте. Когда первая нить проложена удачно, паук тщательно идет по этой нити, усиливая ее второй нитью. И так до тех пор, пока первичная нить не будет достаточно прочной. После этого паук вешает нить в форме буквы Y под первичной нитью. Это три первых радиальных луча сети. Остальные лучи строятся так, чтобы расстояние между ними было достаточно маленьким для того, чтобы паук мог спокойно перемещаться между ними. Далее по спирали наносится липкая нить. Когда липкая спиральная нить нанесена, сеть готова к использованию. Но таким образом строятся не все сети, существует много разновидностей построения сетей. Сеть на картинках выше имеет в основе перевернутую букву Y. Кроме круговых сетей, пауки используют другие конструкции сетей.

Специфически использует сеть паук Deinopsis. Этот паук строит сеть между своими передними лапами и свешивается головой вниз, ожидая насекомое. Затем сеть набрасывается на жертву, и та запутывается в ней. У паука Bolas также особая техника ловли. Свое название он и получил за то, что выбрасывает нить с липким пузырем на конце перед добычей, которую привлекают химические вещества (феромоны).

Паук Trapdoor скрывается в туннеле, который сверху закрыт дверью. Когда добыча идет по сигнальной нити, дверь открывается, и паук хватает ее.

Помимо плоских, двумерных, круговых сетей, пауки семейств Linyphiidae и Theridiidae, к которым принадлежит Черная вдова, используют обьемные трехмерные сети. Linyphiidae делает горизонтальную плотную сеть и большое количество пластин из нелипких нитей выше нее. Если насекомое столкнется с нитью, то оно свалится вниз на липкую паутину и прилипнет. Theridiidae строят очень запутанную обьемную сеть, попадая в которую добыча сразу запутывается.

Объемная сеть паука Theriid Latrodectus Объемная сеть паука Theridiidae Latrodectus Funnel web of the funnel weaver Agelena Сеть воронка funnel weaver паука Agelena

Funnel weavers строят горизонтальные сети, похожие на коврики, и ждут в туннеле в конце сети насекомых, приземлившихся на их сеть.

Пауки охотники, такие как пауки-скакуны (jumping spiders), пауки рыси (the lynx spiders) и пауки волки (wolf spiders), не используют ловчие сети для ловли добычи. Для ловли насекомых главное у них - глаза и скорость. Но они часто используют нить как страховку. При перемещении они выпускают нить. Если они падают после прыжка на жертву, паутина помогает вернуться им на исходную позицию. Паук-волк использует шелк только для создания своих укрытий и мест размножения.

Цитата

По легенде, у Людовика XIV и Наполеона были перчатки, сделанные из паутины, а стареющей британской королеве Виктории китайское посольство преподнесло целую мантию из такого материала. Трудно сказать, насколько этим утверждениям можно верить, и какую долю в этих тканях на деле составляла паучья нить, но смысл во всём этом есть, сообщает Газета. В подходящих условиях паутинка может выдержать натяжение, в несколько раз большее, чем максимальное натяжение стальной нити того же диаметра, будучи при том в несколько раз легче. Например, паутинка толщиной в 1 мм должна, по идее, удерживать человека; как тут не порадоваться, что пауки не плетут такой паутины.

Эластичность, прочность и лёгкость паутины заставляют многих инженеров мечтать о создании подобного ей синтетического материала – или хотя бы научиться производить натуральную паутину в промышленных масштабах. Более того, такие опыты есть: выведены козы, в ДНК которых есть гены паучьей паутины, а в молоке оказывается большое количество таких белков – правда, в не сплетённой в нить форме.

Теперь группа немецких физиков и химиков под руководством Ли Сын Мо из Института физики микроструктур имени Макса Планка показала, что паутину можно сделать ещё крепче и эластичнее.

Супернить толщиной в 1 мм сможет выдержать уже с полтонны, она растягивается в полтора-два раза и обладает почти той же плотностью. Технология такой обработки описана в статье, опубликованной в последнем номере Science.

Учёные попробовали получить очередное подтверждение гипотезе, что свою силу особо прочные биологические материалы – зубная эмаль, клешни, элементы скелета, жала некоторых организмов – черпают из сравнительно небольших неорганических включений в белковой матрице. Вместо того, чтобы строить бесконечные графики корреляции параметров прочности с количеством металла в белке, Ли Сын Мо и его коллеги решили напрямую сравнить, как будет отличаться паучья нить, в которой мало металла, от паучьей нити, в которой его много.

Паутинку учёные добыли при помощи паука рода Araneus, наматывая её на медную скрепку. Аранеусы – близкие родственники знакомого нам всем паука-крестовика, в их число входит и он сам. Какой вид аранеусов использовался, не уточняется, но поскольку поймали его физики прямо во дворе своего института в Галле, в центре Европы, вряд ли это был экзотический экземпляр.

Можно было бы подумать, конечно, что лишнюю силу паутине дало внешнее покрытие, однако это не так: за улучшение прочности и эластичности отвечают атомы металла, проникшие в белковую структуру самой паутины.

Цитата

Паутина легче хлопка, но ее удельная прочность выше, чем у стали. Уже не одно десятилетие ученые исследуют вещество, из которого паук-крестовик плетет свою паутину. Больше всего их поражает каркасная паутина — самый крепкий из семи видов паучьего шелка. Она более прочная и влагостойкая, чем шелковины гусеницы-шелкопряда, которые традиционно используются в изготовлении одежды.
Обратите внимание. Для производства синтетических волокон, например кевлара, требуются высокие температуры и кислотные растворители. А пауки производят свой шелк при комнатной температуре и в качестве растворителя используют обыкновенную воду. Но при этом самое изумительное то, что каркасная паутина крепче кевлара. Если ее увеличить до размера футбольного поля, то она смогла бы остановить мощный авиалайнер!
Неудивительно, что исследователи заинтригованы прочностью паутины.
«Ученым хотелось бы создать материал подобной прочности для применения в разных отраслях промышленности, от производства бронежилетов до строительства вантовых мостов»,— пишет Эйми Каннингем в одном журнале (Chemical & Engineering News).
Но воспроизвести каркасную паутину пока не удается, поскольку вещество, из которого она состоит, производится в теле паука, причем как это происходит — до конца не ясно. «Невольно задумаешься о своей ничтожности, когда множество умнейших людей не в силах повторить то, что пауки в подвалах делают без всяких усилий»,— признает биолог Черил Хайаши на страницах журнала «Сайенс энд текнолоджи».