Звідки беруть павуки павутину

Структура, склад та види павутини

Загальновідомий факт, що павуки – хижаки і полюють за допомогою павутиння. Кожен із нас хоч раз бачив витончену, невагому мережу, сплетену з тонких ниток, але мало хто знає, що ж таке павутиння, звідки вона береться і для яких цілей крім лову комах призначена.

Що таке павутиння?

Павутина – спеціальний рідкий секрет, що виділяється павутинними залозами, який застигаючи, перетворюється на тонку міцну нитку. Виробляти павутину можуть павукоподібні (павуки, деякі різновиди кліщів, хибноскорпіони), а також губоногі багатоніжки.

Склад павутиння

За хімічним складом павутина схожа на шовк, який виробляють деякі види комах, наприклад, тутовий шовкопряд. Однак за міцністю речовина, що виробляється павукоподібними, набагато перевершує секрет гусениць.

Павутина складається з двох видів речовин:

Основна нитка складається з фіброїну. Це нерозчинний у воді білок, що складається із комплексу простих білків. Саме він - та речовина, яка дає павутині високу міцність та еластичність. Серіцин - компонент, що забезпечує павутинні клейкість. Також у списку інгредієнтів гідрофосфат та нітрат калію. Вони мають антисептичні властивості і захищають нитку від ураження грибками та бактеріями.

Конструктивні особливості та види павутини

Пастки, створені павуками різних видів, можуть досить помітно відрізнятися один від одного за технологією плетіння павутини та зовнішнього вигляду. Розрізняють кілька основних типів пасток:

Кругла. Найпоширеніша. З центру убік променями розходяться потовщені нитки. Вони з'єднані колами різного діаметра, що йдуть від центру до країв. Цікавий факт – відстань між усіма колами приблизно однакова.Плетіння такої мережі павук починається з натягу основних ниток. А потім він тягне нитку меншої товщини, і починаючи із зовнішнього краю з'єднує основу круговими лініями, радіус яких у міру наближення до центру зменшується. У процесі полювання павук залишається в центрі пастки, або сидить на кінці сигнальної нитки.
Зигзагоподібна. Деякі різновиди павукоподібних формують мережу у формі зигзагів. Така конструкція привертає увагу потенційних жертв, а також вибратися з неї набагато складніше.
У формі конусу. За такою схемою пастки плетуть павуки із сімейства лійкових. Найчастіше подібні вирви розташовуються між стеблами рослин, а хижак сидить на дні, чекаючи на видобуток. Коли жертва наближається, павук затягує її усередину конуса.
Безформна. Іноді зустрічається павутиння, в якій складно виявити бодай якусь симетричну будову. Це безформне нагромадження ниток. Таке павутиння часто можна побачити у кутах житлових приміщень.
Краплі на нитці. Павуки Mastophora cornigera ловлять комах за допомогою унікальної форми павутиння. Це невелика павутинна кулька, закріплена на міцній нитці. Кулька просочена феромонами і дуже липка. Хижак спускає кульку на нитки, розмахує ним і таким чином ловить видобуток. За такий спосіб полювання павука назвали Болас за аналогією з метальною мисливською зброєю.
Між ніг. Особливість цієї форми не в плетінні павутиння, а в її розташуванні. Павуки-гладіатори плетуть невелику мережу, розміщуючи її між передніми ногами. Готовою пасткою вони накривають комах, що опинилися поблизу.

Від конструкції мережі залежатиме, як і як довго павук плете павутину між деревами чи іншими опорами.

Звідки береться павутиння у павука?

Якщо говорити дуже узагальнено та образно, то павук робить павутину також як роблять цукрову вату. У черевці членистоногого збирається секрет, що утворюється у внутрішніх павутинних залозах. Є 6 типів павучих залоз, у яких виробляються нитки, призначені для різних цілей, наприклад, для створення кокона, для плетива основи мережі, для кріплення павутини, для покриття основи. Набір залоз у павуків різних видів відрізняється.

Обмотування павутиною жертви

У нижній частині черевця павука знаходяться павутинні бородавки - рухливі парні вирости, які у деяких видів виконують також функцію органів дотику. Поверхня виростів покрита дрібними волосками. Це павутинні трубочки, кожна з яких є внутрішньою протокою залози. Саме з цих трубочок і виходить павутиння. Ділянка, на якій розташовані трубочки, називається павутинним полем. Крім трубочок, павутина виділяється через хітинові конуси, які також знаходяться на поверхні бородавок. Ці конуси мають більший діаметр і є протоками більших залоз.

Виділення павутиння контролює нервова система павука, регулюючи липкість, товщину навіть відтінок кольору.

Роль і значення павутиння у житті павука

Безперечно, насамперед павутиння потрібне павукам для того, щоб полювати. У сплетену мережу потрапляють комахи, які становлять основний раціон харчування павукоподібних. Але павутиння – це не тільки засіб для вилову. У житті павуків вона виконує безліч найрізноманітніших функцій:

Створення кокона. Самка сплітає з павутини міцні та зручні кокони, в які відкладає яйця. Після вилуплення маленькі павуки проводять у цьому коконі перші тижні свого життя, почуваючи себе цілком захищеними від довкілля та ворогів.
Притулок. Павутина дозволяє членистоногому сховатись від негоди, сховатися від ворогів.
Розмноження. Залежно від видової приналежності самка чи самець користуються ниткою павутиння привернення уваги протилежної статі. Або самець прикріплює до мережі самки свою нитку, повідомляючи їй про свої наміри, або самка виділяє нитку, просочену феромонами, за якою її можна легко знайти.
Транспортний засіб. Міцна та еластична структура нитки павутиння робить її чудовим засобом пересування. З її допомогою павуки можуть переміщатися між деревами або чагарниками, і навіть перелітати на великі відстані, зачепившись за павутиння, яке несе порив вітру.
Захист. Деякі види павуків за допомогою павутиння склеюють сміття та роблять муляж, який виглядає як павук. У разі небезпеки вони смикають за нитку, муляж рухається, хижак відволікається, а павук встигає залишити небезпечне місце.

У деяких водних різновидів павуків у мішку з павутини знаходиться повітря, яке дозволяє їм перебувати під водою.

Скільки часу павук плете павутину?

Скільки часу знадобиться на створення ловчої мережі з павутини залежить від розмірів та конструкції пастки, а також погодних умов. Зазвичай створення ажурної пастки членистоногое витрачає від 30–40 хвилин за кілька годин. Більшість різновидів павуків плете павутиння щодня, витрачаючи на цей час у денний або вечірній час залежно від способу життя. Павук, що плете мережу періодично відпочиває, оскільки вироблення павутиння забирає багато енергії.

Чому павук не прилипає до свого павутиння?

Для вдалого полювання павук повинен мати можливість швидко та безперешкодно пересуватися по сплетеному павутинні. І йому це добре вдається.На відміну від своїх жертв мисливець не прилипає до ниток і легко переміщається по них.

Це йому вдається завдяки кільком факторам:

На лапках павука безліч пружних волосків та кігтики. Пересуваючись павутинням, членистоноге чіпляється кігтиками, притискаючи нитку до волосків. Коли павук піднімає ногу, кігтик розтискається, волоски випрямляються, відштовхуючи павутину.
Кінчики ніг павука вкриті спеціальною маслянистою речовиною.
Хижак пересувається сухими нитками, які спеціально вплітає в мережу для полегшення свого переміщення.

Найчастіше в центрі павутиння є безпечна ділянка, де павук чекає на жертву.

Висновок

Природа нагородила павуків унікальною здатністю плести павутину. Протягом багатьох років люди намагаються розгадати секрет міцності цих витончених та на перший погляд таких ненадійних ниток. Але точно відтворити склад і технологію відтворення вченим не вдається і донині.

Метелика павутина

Тутових шовкопрядів навчили робити павуче павутиння, яке в шість разів міцніше за кевлар.

Павутина, за всієї своєї надзвичайної розтяжності та легкості, ще й дуже міцна. У перерахунку на ту ж вагу павутиння міцніше сталевого дроту і жорсткіше, ніж кевлар - знаменитий полімер, яким зміцнюють бронешлеми та бронежилети. При цьому відтворити павутину в лабораторних умовах поки не виходить, хоча ми вже багато знаємо про те, як вона влаштована і як її павуки роблять. Може, варто розводити самих павуків – подібно до того, як розводять шовковичних черв'яків? Але павуки – досить проблемні істоти, їх потрібно годувати живою здобиччю, і вони ставляться один до одного погано, тобто тримати їх разом у невеликому приміщенні або коробці просто неможливо.(Хоча на світі є соціальні види павуків, що будують досить великі колективні гнізда.) І якщо шовковий кокон тутового шовкопряда (тобто шовковичного черв'яка) можна просто розмотати в багатометрову шовкову нитку, то як збирати павукове павутиння? Розбирати по павутинках їхні ловчі мережі?

Павутина складається з білків, білки закодовані в генах, а гени зараз вже на повну силу пересаджують від одних організмів до інших. Може, варто пересадити павучі гени якійсь істоті, яку простіше утримувати? Такі експерименти ставлять: павучі гени вводять у геном бактеріям, дріжджам і навіть козам: у 2015 році ми розповідали, що у генетично модифікованих кіз павучий білок виділяється в молоко, звідки його очищають і потім прядуть з нього нитки. Але бактеріальне або козяче павутиння не дуже схоже на справжнє. Справа в тому, що у павуків між синтезом білка і готовою ниткою є ще деякі біохімічні стадії, які потрібно виконати, щоб павутиння стало павутинням. І найкраще було б пересадити павучі білки тутовому шовкопряду, тому що його шовкова нитка теж проходить певну обробку, перш ніж з'явитися на світ – зокрема, гусениці роблять свою нитку захисну оболонку з ліпідів та глікопротеїнів.

І такі експерименти теж давно ставлять – у сенсі пересаджують метеликам павукові павутинні гени. Тут, зрозуміло, виникають питання, куди і як їх пересаджувати, від яких павуків і як. У різних павуків павутинні білки можуть відрізнятися, та й залози шовкопрядів можуть просто відмовитись працювати з ними. У журналі Matter Співробітники Університету Дунхуа описують своє вирішення проблеми. По-перше, генним донором вони взяли павука Araneus ventricosusУ якого павутинний білок відносно невеликий, по-друге, білок додатково підганяли під павутинну машину шовкопряда. Коли сам павук A. ventricosus робить павутину, вона виходить міцною, але не дуже розтяжною; у шовкопряда вона вийшла і міцною, і розтяжною. Ударна ж міцність її виявилася вшестеро більшою, ніж у кевлара. І це було вперше, коли генетично модифіковані гусениці зробили з білка павука безперервну нитку, якої вистачило на весь кокон.

Шовкопряди повинні не просто вміти поводитися з павучим білком, вони повинні також утримати при собі його ген. Дослідникам ще належить переконатися, що цей ген не зникне з шовкопрядового геному в циклах розмноження. Якщо гусениці не втратять павучий ген, на них, очевидно, чекає велике промислове майбутнє.

Павук Araneus ventricosus із роду Хрестовиків. (Фото: merec0 / Flickr.com)

Автор: Кирило Стасевич