Υποψήφια Φυσικομαθηματικών Επιστημών E. Lozovskaya

Επιστήμη και ζωή // Εικονογραφήσεις

Η συγκολλητική ουσία που καλύπτει το νήμα της σπείρας συγκράτησης κατανέμεται ομοιόμορφα σε όλο τον ιστό με τη μορφή σταγονιδίων σφαιριδίων. Η εικόνα δείχνει το μέρος όπου δύο θραύσματα της σπείρας συλλήψεως συνδέονται με την ακτίνα.

Επιστήμη και ζωή // Εικονογραφήσεις

Επιστήμη και ζωή // Εικονογραφήσεις

Επιστήμη και ζωή // Εικονογραφήσεις

Επιστήμη και ζωή // Εικονογραφήσεις

Τα αρχικά στάδια κατασκευής ενός διχτυού σύλληψης από μια σταυρωτή αράχνη.

Η λογαριθμική σπείρα περιγράφει περίπου το σχήμα του βοηθητικού σπειροειδούς νήματος που τοποθετεί η αράχνη όταν κατασκευάζει ένα δίχτυ σύλληψης σε σχήμα τροχού.

Η σπείρα του Αρχιμήδη περιγράφει το σχήμα του κολλητικού νήματος παγίδευσης.

Τα νήματα ζιγκ-ζαγκ είναι ένα από τα χαρακτηριστικά των ιστών των αραχνών του γένους Argiope.

Οι κρυσταλλικές περιοχές της ίνας μεταξιού έχουν μια διπλωμένη δομή παρόμοια με αυτή που φαίνεται στο σχήμα. Οι μεμονωμένες αλυσίδες συνδέονται με δεσμούς υδρογόνου.

Νεαρές σταυρωτές αράχνες που μόλις αναδύθηκαν από το κουκούλι τους.

Οι αράχνες της οικογένειας Dinopidae spinosa υφαίνουν έναν ιστό ανάμεσα στα πόδια τους και μετά τον ρίχνουν πάνω από το θήραμά τους.

Η σταυρωτή αράχνη (Araneus diadematus) είναι γνωστή για την ικανότητά της να πλέκει μεγάλους ιστούς παγίδευσης σε σχήμα τροχού.

Ορισμένοι τύποι αράχνων προσαρτούν επίσης μια μακριά «σκάλα» στη στρογγυλή παγίδα, η οποία αυξάνει σημαντικά την αποτελεσματικότητα του κυνηγιού.

Επιστήμη και ζωή // Εικονογραφήσεις

Έτσι μοιάζουν στο μικροσκόπιο οι σωλήνες αράχνης από τους οποίους αναδύονται τα νήματα από μετάξι αράχνης.

Οι αράχνες μπορεί να μην είναι τα πιο ελκυστικά πλάσματα, αλλά η δημιουργία τους, ο ιστός, δεν προκαλεί δέος. Θυμηθείτε πώς η γεωμετρική κανονικότητα των ωραιότερων νημάτων που λαμπυρίζουν στον ήλιο, απλωμένα ανάμεσα στα κλαδιά ενός θάμνου ή ανάμεσα σε ψηλό γρασίδι, μαγνητίζει το βλέμμα.

Οι αράχνες είναι ένας από τους παλαιότερους κατοίκους του πλανήτη μας, έχοντας εγκατασταθεί στη στεριά πριν από περισσότερα από 200 εκατομμύρια χρόνια. Υπάρχουν περίπου 35 χιλιάδες είδη αραχνών στη φύση. Αυτά τα οκτάποδα πλάσματα, που ζουν παντού, είναι αναγνωρίσιμα πάντα και παντού, παρά τις διαφορές στο χρώμα και το μέγεθος. Το πιο σημαντικό όμως είναι διακριτικό χαρακτηριστικό- είναι η ικανότητα παραγωγής μετάξι αράχνης, μια φυσική ίνα αξεπέραστη σε δύναμη.

Οι αράχνες χρησιμοποιούν ιστούς για διάφορους σκοπούς. Φτιάχνουν κουκούλια για τα αυγά από αυτό, κατασκευάζουν καταφύγια για το χειμώνα, το χρησιμοποιούν ως «σκοινί ασφαλείας» όταν πηδούν, υφαίνουν περίπλοκα δίχτυα παγίδευσης και τυλίγουν το πιασμένο θήραμα. Ένα θηλυκό έτοιμο για ζευγάρωμα παράγει ένα νήμα ιστού σημειωμένο με φερομόνες, χάρη στο οποίο το αρσενικό, κινούμενο κατά μήκος του νήματος, βρίσκει εύκολα έναν σύντροφο. Νεαρές αράχνες ορισμένων ειδών πετούν μακριά από τη γονική φωλιά πάνω σε μακριές κλωστές που μεταφέρει ο άνεμος.

Οι αράχνες τρέφονται κυρίως με έντομα. Οι κυνηγετικές συσκευές που χρησιμοποιούν για να βρουν φαγητό είναι από τις περισσότερες διαφορετικές μορφέςκαι τύπους. Μερικές αράχνες απλώνουν απλώς πολλά νήματα σήματος κοντά στο καταφύγιό τους και, μόλις ένα έντομο αγγίξει το νήμα, ορμούν πάνω του από ενέδρα. Άλλοι ρίχνουν μια κλωστή με μια κολλώδη σταγόνα στο άκρο προς τα εμπρός, σαν ένα είδος λάσο. Αλλά η κορυφή της σχεδιαστικής δραστηριότητας των αραχνών είναι ακόμα στρογγυλά δίχτυα σε σχήμα τροχού, που βρίσκονται οριζόντια ή κάθετα.

Για να φτιάξουμε ένα δίχτυ σύλληψης σε σχήμα τροχού, η σταυρωτή αράχνη, ένας κοινός κάτοικος των δασών και των κήπων μας, παράγει ένα αρκετά μακρύ, δυνατό νήμα. Ένα αεράκι ή μια ανερχόμενη ροή αέρα σηκώνει το νήμα προς τα πάνω και, αν το μέρος για την κατασκευή του ιστού έχει επιλεγεί σωστά, προσκολλάται στο πλησιέστερο κλαδί ή άλλο στήριγμα. Η αράχνη σέρνεται κατά μήκος της για να ασφαλίσει το άκρο, βάζοντας μερικές φορές άλλη κλωστή για δύναμη. Στη συνέχεια, απελευθερώνει ένα νήμα που κρέμεται ελεύθερα και στερεώνει ένα τρίτο στη μέση του, έτσι ώστε να ληφθεί μια δομή σε σχήμα Υ - οι τρεις πρώτες ακτίνες από περισσότερες από πενήντα. Όταν τα ακτινωτά νήματα και το πλαίσιο είναι έτοιμα, η αράχνη επιστρέφει στο κέντρο και αρχίζει να απλώνει μια προσωρινή βοηθητική σπείρα - κάτι σαν "ικριώματα". Η βοηθητική σπείρα συγκρατεί τη δομή ενωμένη και χρησιμεύει ως μονοπάτι για την αράχνη όταν κατασκευάζει μια σπείρα σύλληψης. Ολόκληρο το κύριο πλαίσιο του διχτυού, συμπεριλαμβανομένων των ακτίνων, είναι κατασκευασμένο από μη αυτοκόλλητο νήμα, αλλά για τη σπείρα λαβής χρησιμοποιείται διπλό νήμα επικαλυμμένο με συγκολλητική ουσία.

Αυτό που προκαλεί έκπληξη είναι ότι αυτές οι δύο σπείρες έχουν διαφορετικά γεωμετρικά σχήματα. Η προσωρινή σπείρα έχει σχετικά λίγες στροφές και η απόσταση μεταξύ τους αυξάνεται με κάθε στροφή. Αυτό συμβαίνει επειδή, κατά την τοποθέτησή της, η αράχνη κινείται στην ίδια γωνία με τις ακτίνες. Το σχήμα της διακεκομμένης γραμμής που προκύπτει είναι κοντά στη λεγόμενη λογαριθμική σπείρα.

Η κολλώδης σπείρα παγίδευσης είναι κατασκευασμένη σύμφωνα με μια διαφορετική αρχή. Η αράχνη ξεκινά από την άκρη και κινείται προς το κέντρο, κρατώντας την ίδια απόσταση μεταξύ των στροφών, δημιουργώντας μια σπείρα του Αρχιμήδη. Ταυτόχρονα, δαγκώνει τα νήματα της βοηθητικής σπείρας.

Το μετάξι της αράχνης παράγεται από ειδικούς αδένες που βρίσκονται στο πίσω μέρος της κοιλιάς της αράχνης. Τουλάχιστον επτά τύποι αραχνοειδών αδένων είναι γνωστοί, που παράγουν διαφορετικά νήματα, αλλά κανένας από αυτούς γνωστά είδηΚαι οι επτά τύποι αραχνών δεν βρίσκονται ταυτόχρονα. Συνήθως μια αράχνη έχει από ένα έως τέσσερα ζεύγη αυτών των αδένων. Η ύφανση ενός ιστού δεν είναι μια γρήγορη εργασία και χρειάζεται περίπου μισή ώρα για να κατασκευαστεί ένα μεσαίου μεγέθους δίχτυ παγίδευσης. Για να μεταβείτε στην παραγωγή διαφορετικού τύπου ιστού (για τη σπείρα σύλληψης), η αράχνη χρειάζεται ένα λεπτό ανάπαυλα. Οι αράχνες συχνά επαναχρησιμοποιούν ιστούς τρώγοντας υπολείμματα ιστών που έχουν καταστραφεί από τη βροχή, τον άνεμο ή τα έντομα. Ο ιστός αφομοιώνεται στο σώμα τους με τη βοήθεια ειδικών ενζύμων.

Η δομή του μεταξιού της αράχνης έχει αναπτυχθεί τέλεια σε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης. Αυτό φυσικό υλικόσυνδυάζει δύο υπέροχες ιδιότητες - δύναμη και ελαστικότητα. Ένας ιστός από ιστούς αράχνης μπορεί να σταματήσει ένα έντομο να πετά με πλήρη ταχύτητα. Το νήμα από το οποίο οι αράχνες υφαίνουν τη βάση του κυνηγετικού τους ιστού είναι λεπτότερο από μια ανθρώπινη τρίχα και η ειδική (δηλαδή, υπολογισμένη ανά μονάδα μάζας) αντοχή σε εφελκυσμό είναι μεγαλύτερη από αυτή του χάλυβα. Αν συγκρίνετε κλωστή αράχνης με ατσάλινο σύρμα ίδιας διαμέτρου, θα έχουν περίπου το ίδιο βάρος. Αλλά το μετάξι της αράχνης είναι έξι φορές πιο ελαφρύ, που σημαίνει έξι φορές πιο δυνατό.

Όπως τα ανθρώπινα μαλλιά, το μαλλί προβάτου και το μετάξι από κουκούλια μεταξοσκώληκα, οι ιστοί της αράχνης αποτελούνται κυρίως από πρωτεΐνες. Όσον αφορά τη σύσταση των αμινοξέων, οι πρωτεΐνες του ιστού της αράχνης -σπινδροΐνες- είναι σχετικά κοντά στις ινωδίνες, τις πρωτεΐνες που συνθέτουν το μετάξι που παράγεται από τις κάμπιες του μεταξοσκώληκα. Και τα δύο περιέχουν ασυνήθιστα υψηλές ποσότητες των αμινοξέων αλανίνη (25%) και γλυκίνη (περίπου 40%). Οι περιοχές μορίων πρωτεΐνης πλούσιες σε αλανίνη σχηματίζουν κρυσταλλικές περιοχές πυκνά συσκευασμένες σε πτυχές, παρέχοντας υψηλή αντοχή και εκείνες οι περιοχές όπου υπάρχει περισσότερη γλυκίνη αντιπροσωπεύουν ένα πιο άμορφο υλικό που μπορεί να τεντωθεί καλά και έτσι να προσδώσει ελαστικότητα στο νήμα.

Πώς σχηματίζεται ένα τέτοιο νήμα; Δεν υπάρχει ακόμη πλήρης και σαφής απάντηση σε αυτό το ερώτημα. Η διαδικασία της περιστροφής του ιστού έχει μελετηθεί με περισσότερες λεπτομέρειες χρησιμοποιώντας το παράδειγμα του αμπελοειδούς αδένα της αράχνης Nephila clavipe που πλέκει σφαίρα. Ο αδένας της αμπούλας, που παράγει το ισχυρότερο μετάξι, αποτελείται από τρία κύρια τμήματα: έναν κεντρικό σάκο, ένα πολύ μακρύ κυρτό κανάλι και έναν σωλήνα με έξοδο. Από τα κύτταρα στην εσωτερική επιφάνεια του σάκου αναδύονται μικρά σφαιρικά σταγονίδια που περιέχουν δύο τύπους μορίων πρωτεΐνης spidroin. Αυτό το παχύρρευστο διάλυμα ρέει στην ουρά του σάκου, όπου άλλα κύτταρα εκκρίνουν έναν διαφορετικό τύπο πρωτεΐνης - γλυκοπρωτεΐνες. Χάρη στις γλυκοπρωτεΐνες, η προκύπτουσα ίνα αποκτά μια υγρή κρυσταλλική δομή. Οι υγροί κρύσταλλοι είναι αξιοσημείωτοι στο ότι αφενός έχουν υψηλό βαθμό τάξης και αφετέρου διατηρούν ρευστότητα. Καθώς η παχιά μάζα κινείται προς την έξοδο, τα μακρά μόρια πρωτεΐνης προσανατολίζονται και ευθυγραμμίζονται παράλληλα μεταξύ τους προς την κατεύθυνση του άξονα της σχηματιζόμενης ίνας. Σε αυτή την περίπτωση σχηματίζονται μεταξύ τους διαμοριακοί δεσμοί υδρογόνου.

Η ανθρωπότητα έχει αντιγράψει πολλές από τις σχεδιαστικές ανακαλύψεις της φύσης, αλλά μια τόσο περίπλοκη διαδικασία όπως η περιστροφή ενός ιστού δεν έχει ακόμη αναπαραχθεί. Οι επιστήμονες προσπαθούν τώρα να λύσουν αυτό το δύσκολο πρόβλημα χρησιμοποιώντας βιοτεχνολογικές τεχνικές. Το πρώτο βήμα ήταν να απομονωθούν τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για την παραγωγή των πρωτεϊνών που αποτελούν τον ιστό. Αυτά τα γονίδια εισήχθησαν στα κύτταρα βακτηρίων και ζυμομυκήτων (βλ. "Science and Life" Νο. 2, 2001). Οι Καναδοί γενετιστές έχουν προχωρήσει ακόμη περισσότερο - έχουν εκτρέφει γενετικά τροποποιημένες κατσίκες των οποίων το γάλα περιέχει διαλυμένες πρωτεΐνες ιστού αράχνης. Αλλά το πρόβλημα δεν είναι μόνο στην απόκτηση της πρωτεΐνης μεταξιού αράχνης, είναι απαραίτητο να μοντελοποιήσουμε φυσική διαδικασίακλώση. Αλλά οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη μάθει αυτό το μάθημα από τη φύση.

Οι αράχνες είναι μικρά εργοστάσια ύφανσης· μπορούν να παράγουν λεπτές κλωστές από τις οποίες υφαίνουν επιδέξια δαντέλες. Η ταχύτητα και οι δεξιότητές τους μπορούν να ζηλέψουν έμπειροι δαντέλες. Από πού παίρνουν οι αράχνες τους ιστούς τους;

Αν αναποδογυρίσετε το έντομο και κοιτάξετε προσεκτικά, θα δείτε φυματίδια στην κοιλιά. Πρόκειται για αραχνοειδή κονδυλώματα που σχηματίστηκαν κατά τη διαδικασία της εξέλιξης από ατροφημένα πίσω πόδια. Η κοιλιακή κοιλότητα της αράχνης περιέχει πολυάριθμους αραχνοειδείς αδένες, οι αγωγοί των οποίων ανοίγουν και κλείνουν με μικροσκοπικούς περιστρεφόμενους σωλήνες. Κάθε τύπος τα έχει διαφορετικές ποσότητες, ορισμένα δείγματα έχουν έως και 500 τέτοιους σωλήνες. Αυτό είναι ένα μικροσκοπικό "εργοστάσιο ύφανσης". Οι αδένες παράγουν ακούραστα υγρό. Η παχύρρευστη έκκριση αποτελείται από πρωτεΐνη, η οποία σκληραίνει αμέσως όταν έρχεται σε επαφή με τον αέρα. Το υγρό περνά μέσα από λεπτούς σωλήνες και, όταν παγώσει, σχηματίζει έναν ιστό.

Η αράχνη πιέζει τα αραχνοειδή κονδυλώματα στην επιφάνεια, ένα κολλώδες έκκριμα ρέει έξω από αυτά και κολλάει σε αυτό. Το υγρό συνεχίζει να ρέει από τους αραχνοειδείς σωλήνες. Χρησιμοποιώντας τα πίσω πόδια της, η αράχνη τεντώνει το υγρό σε ένα λεπτό ρεύμα, το οποίο σκληραίνει γρήγορα, σχηματίζοντας έναν ιστό.

Ο ιστός είναι μια λεπτή κλωστή δεκάδες φορές πιο λεπτή από μια ανθρώπινη τρίχα. Είναι ιδιαίτερα ανθεκτικό και ελαστικό. Για παράδειγμα, ένα νήμα από φυσικό μετάξι είναι έξι φορές πιο αδύναμο από τον ιστό της αράχνης όσον αφορά τη δύναμη.

Η αράχνη χρησιμοποιεί τον ιστό της για διάφορους σκοπούς. Τυλίγοντας προσεκτικά το συμπλέκτη των αυγών της, η αράχνη προστατεύει τους μελλοντικούς απογόνους της από τα αρπακτικά και το στέγνωμα. Για τα κουκούλια, η αράχνη χρησιμοποιεί έναν ειδικό ιστό που περιέχει ένα αντιβιοτικό. Αυτό είναι που προστατεύει την τοιχοποιία από μύκητες και παθογόνα βακτήρια.

Τα δίχτυα αράχνης είναι μια εξαιρετική συσκευή κυνηγιού. Τα υφαντά δίχτυα έχουν κολλώδη μέση. Το έντομο, πιασμένο στην παγίδα, κολλάει και αντιστέκεται απεγνωσμένα, μπλέκεται. Η αράχνη παρακολουθεί ήρεμα τι συμβαίνει από το πλάι. Η αράχνη μαθαίνει ότι το δίχτυ έχει πιάσει το «μεσημεριανό» του από τις κινήσεις του ιστού σήματος, το οποίο με σύνεση έφερε απευθείας στην τρύπα του. Η αράχνη τρώει εξαντλημένα θηράματα.

Τα δίχτυα σύλληψης είναι ένα θαύμα της μηχανικής. Οι αραχνοειδείς σκέφτηκαν τα πάντα μέχρι την παραμικρή λεπτομέρεια. Πρώτον, υφαίνουν ένα πλαίσιο - διαμήκεις και εγκάρσιες κλωστές σε μια ορισμένη απόσταση. Τα όρια του πλαισίου είναι στερεωμένα σε μια σταθερή επιφάνεια, μπορεί να είναι ξύλο, πέτρα, τοίχος κ.λπ. Τα ακτινωτά νήματα στήριξης έχουν σχήμα νιφάδας χιονιού. Το έντομο τα υφαίνει από μη κολλητικό υλικό, κατά μήκος του οποίου η αράχνη θα έρθει στο πιασμένο θύμα.

Το δεύτερο στάδιο της ύφανσης των διχτυών αλίευσης περιλαμβάνει την τοποθέτηση σπειροειδών νημάτων. Για τους σκοπούς αυτούς, οι αράχνες χρησιμοποιούν συγκολλητικό υλικό· ένα απρόσεκτο έντομο θα κολλήσει σε αυτά τα νήματα. Η επίστρωση χάνει την ικανότητά της να κολλάει με την πάροδο του χρόνου, έτσι πολλές αράχνες την επικαλύπτουν με ένα φρέσκο ​​στρώμα "κόλλας" από καιρό σε καιρό. Για να υφάνει μια τέτοια δομή, η αράχνη θα ξοδέψει ελάχιστο ποσόιστός και χρόνος.

Οι αράχνες πλέκουν την είσοδο της τρύπας με ένα παχύ στρώμα ιστών αράχνης. Πρώτον, σώζει από κακές καιρικές συνθήκες, δεύτερον, προστατεύει από τους εχθρούς και τρίτον, δημιουργείται το επιθυμητό μικροκλίμα μέσα στην τρύπα. Εάν ένα έντομο είναι κρύο στο σπίτι του, κρεμάει «χαλιά» στους τοίχους του λαγούμου.

Οι αράχνες δεν περνούν όλο τον χρόνο τους στην τρύπα· μερικές φορές ταξιδεύουν. Ενώ παράγουν έναν ιστό, κατεβαίνουν κατά μήκος του σαν τεντωμένο σχοινί.

Η ζωή δεν θα ήταν γλυκιά για μια αράχνη χωρίς ιστό. Για να επιβιώσουν οι αραχνοειδείς, η Μητέρα Φύση τους απένειμε ένα δώρο - την ικανότητα να παράγουν θαυματουργές κλωστές. Τα έντομα χρησιμοποιούν τις δεξιότητές τους παντού και, κατά τη γνώμη μου, δεν παραπονιούνται για τη ζωή τους.

Για να μελετήσουν πώς μια αράχνη υφαίνει έναν ιστό, οι επιστήμονες επέλεξαν το Nephila. Αυτό το είδος τροπικής αράχνης είναι διάσημο για το ασυνήθιστα δυνατό μεταξωτό νήμα του, το οποίο χρησιμοποιείται ακόμη και για την κατασκευή δολώματος ψαρέματος. Οι νεφέλες υφαίνουν τεράστιους ιστούς από ιστούς αράχνης και έχουν αδηφάγες ορέξεις. Τρέφονται κυρίως με μύγες και άλλα έντομα. Οι μύγες είναι το αγαπημένο τους φαγητό, αλλά μερικές φορές και τα μικρά πουλιά πιάνονται στα δίχτυα.

Οι αράχνες Nephil είναι δηλητηριώδεις και το δηλητήριό τους είναι συγκρίσιμο σε τοξικότητα με αυτό του karakurt. Αλλά αυτό δεν εμπόδισε τους αναχρονιστές να προσπαθήσουν να ανακαλύψουν πού σχηματίζεται ο ιστός της αράχνης και πώς χρησιμοποιείται. Το μετάξι αράχνης είναι ένα απίστευτα ανθεκτικό υλικό. Ξεπερνά σε αντοχή όλα τα συνθετικά πολυμερή υλικά που εφευρέθηκαν από τον άνθρωπο. Από αυτό, οι αράχνες καταφέρνουν να υφαίνουν έναν ιστό που μπορεί να αντέξει όχι μόνο το βάρος του, αλλά και να απορροφήσει την ενέργεια ενός χτυπήματος από ένα ιπτάμενο έντομο.

Για να φτιάξει τον ιστό της, η αράχνη χρησιμοποιεί μια κλωστή τριάντα φορές πιο λεπτή από μια ανθρώπινη τρίχα. Οι αράχνες είναι αξιοσημείωτες για το γεγονός ότι, σε αντίθεση με άλλα ζώα που αναζητούν οικοδομικά υλικά για φωλιές περιβάλλον(για παράδειγμα, τα πουλιά αναζητούν κλαδιά για να φτιάξουν φωλιές) καταφέρνουν να αποθηκεύουν πολύ δομικό υλικό μέσα στο σώμα τους.

Από πού προέρχονται οι ιστοί της αράχνης; Το υλικό για τον ιστό είναι μετάξι, αποθηκευμένο στο σώμα της αράχνης. Μόνο που εκεί μοιάζει με ένα είδος πρωτεϊνικής μάζας, σαν σούπα, όπου δύο είδη πρωτεϊνών επιπλέουν τυχαία. Όταν αυτή η σούπα απελευθερώνεται μέσω των ειδικών αδένων ειδικού σχήματος με τους οποίους είναι εξοπλισμένο το σώμα του, σχεδόν αμέσως υφίσταται αλλαγές και γίνεται σκληρή. Η αράχνη έχει αρκετούς μεταξωτούς αδένες. Επιτρέπουν στην αράχνη να αλλάξει το πάχος, τη δύναμη και την πυκνότητα του ιστού. Μια ενήλικη αράχνη έχει αρκετό υλικό για να πλέξει τρεις ιστούς στη σειρά. Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων, οι επιστήμονες τράβηξαν μια μεταξωτή κλωστή μήκους 30 μέτρων από την αράχνη.

Πώς πλέκει μια αράχνη τον ιστό της; Η ύφανση ενός ιστού είναι μια πολύ περίπλοκη και καλά βαθμονομημένη διαδικασία. Το πρώτο νήμα που βγάζει η αράχνη από το πίσω μέρος του σώματος χρησιμεύει για τη δημιουργία της βάσης του ιστού και είναι το ισχυρότερο, αφού αποτελείται από τον πρώτο, διατεταγμένο τύπο πρωτεϊνών. Στη συνέχεια, κατασκευάζεται ένα προσωρινό πλαίσιο, για το οποίο η αράχνη απλώνει μονοπάτια από νήματα εντελώς διαφορετικής ποιότητας από το κέντρο του ιστού έως τις εξωτερικές άκρες. Στη συνέχεια, η αράχνη αρχίζει να υφαίνει τον ιστό σε κύκλο από την εξωτερική άκρη προς το κέντρο. Η αράχνη τρώει το προσωρινό πλαίσιο και το αντικαθιστά με πολύ ελαστικό και κολλώδες μετάξι. Αυτό θανατηφόρο όπλογια την παγίδα - κολλώδες μετάξι, οι επιστήμονες το εξέτασαν με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Υπήρχαν μικροσκοπικές σταγόνες κόλλας πάνω του. Το γιατί όμως η αράχνη δεν κολλάει στον ιστό της είναι θέμα άλλου άρθρου.

Το καλοκαίρι, αρχής γενομένης από τον Ιούλιο, και ειδικά το φθινόπωρο, στα χόρτα, ακόμα και στα γρασίδι των πάρκων, σε χαμηλούς θάμνους και νεαρά πεύκα, λάμψη δροσιάς, πασπαλισμένη ανάμεσα στα κλαδιά, σαν μεταξωτά μαντήλια - η καλύτερη δουλειά! Λεπτός, χαριτωμένος και πυκνά υφασμένος ιστός. Είναι διαφορετικό, πολύ διαφορετικό, και επειδή το δίχτυ παγίδευσης είναι σχεδιασμένο, μπορείτε να αποφασίσετε αμέσως ποια αράχνη το έπλεξε. Οι αράχνες παράγουν διαφορετικούς τύπους ιστού: μη εκτατό και ελαστικό, ξηρό και κολλώδες, με κολλώδη σταγονίδια, ίσιο και κυματοειδές, άχρωμο και χρωματιστό, λεπτό και χοντρό, και μερικές υφαίνουν ακόμη και αληθινά σχοινιά.

Πολλοί ερευνητές κάθονταν ώρα με την ώρα, μέρα με τη μέρα στον ιστό που κατασκευάστηκε από μια αράχνη. Ο Andre Tilkin, ένας Γάλλος φιλόσοφος, αφιέρωσε 536 σελίδες στον Ιστό, αν και 11 χρόνια πριν από αυτόν, ο Γερμανός G. Peters φαινόταν να είχε δει και είπε τα πάντα αυτό ήταν δυνατό.δείτε και μιλήστε για τον ιστό του σταυρού. Και μέχρι σήμερα, για το περίεργο μυαλό, ο ιστός είναι γεμάτος με τόσα πολλά νέα και απροσδόκητα πράγματα που αξίζει να κάθεσαι μπροστά του για περισσότερο από μία ώρα. Ο T. Savory είπε ότι: «Η ύφανση κυκλικών διχτυών είναι μια παράσταση που μπορεί κανείς να παρακολουθήσει και να παρακολουθήσει».

Μια μέρα είδα έναν καταπληκτικό ιστό, και δίπλα του μια μικρή αράχνη, άρχισα να αναρωτιέμαι πώς τέτοιες μικρές αράχνες μπορούν να δημιουργήσουν τέτοια ομορφιά και πώς το κάνουν; Διεξάγοντας παρατηρήσεις αραχνών και ιστών, έθεσα έναν στόχο: να μελετήσω τα χαρακτηριστικά των δικτύων αράχνης, τις προσαρμογές των αραχνών για τη δημιουργία ιστών.

Με ενδιέφεραν οι εξής ερωτήσεις:

1. Είναι αλήθεια ότι οι ιστοί της αράχνης είναι καθαρή πρωτεΐνη;

2. Έχουν όλες οι αράχνες τον ίδιο ιστό;

3. Πώς πλέκει μια αράχνη τον ιστό της;

4. Τι ιδιότητες έχει ο ιστός της αράχνης;

5. Μάθετε τι είναι το «νήμα σήματος». Και το νόημά του.

Για να βρω απαντήσεις, έθεσα στον εαυτό μου τις ακόλουθες εργασίες:

1. Μελετήστε τη βιβλιογραφία.

2. Διεξάγετε παρατηρήσεις αραχνών και ιστών στη φύση (βγάλτε φωτογραφίες).

3. Πραγματοποιήστε το πιο απλό χημικά πειράματαστο εργαστήριο του σχολείου.

4. Βρείτε ομοιότητες στα σχηματικά σχέδια των ιστών με αυτά που βρίσκονται στη φύση.

1. ΜΑΓΙΚΟΣ ΙΣΤΟΣ

1. Επιδέξιοι υφαντές

Από τι και πώς τραβάει μια αράχνη τον ιστό της; Στην κοιλιά της αράχνης, στο τέλος, υπάρχουν αραχνοειδή κονδυλώματα. Αυτό είναι που έκανε μια αράχνη αράχνη.

Η φύση κάνει θαύματα μετατρέποντας τους χυμούς του σώματος μιας αράχνης σε ιστό. Πέντε ή έξι διαφορετικοί τύποι αραχνοειδών αδένων - σωληνοειδείς, σακοειδείς, σε σχήμα αχλαδιού - παράγουν διάφορες ποικιλίες ιστού. Και ο σκοπός του είναι πραγματικά παγκόσμιος: μια αράχνη φτιάχνει ένα δίχτυ και παγίδα από αυτό, ένα κουκούλι για αυγά και ένα σπίτι για να ζήσει, μια αιώρα για ζευγάρωμα και μια μπόλα για ρίψη σε στόχο, μια καμπάνα κατάδυσης και ένα μπολ για φαγητό, λάσο για μύγες, έξυπνες πόρτες για τρύπες και για ένα είδος αλεξίπτωτου όταν κινείται στον άνεμο. Οι αγωγοί των αραχνοειδών αδένων ανοίγουν στα πίσω άκρα της κοιλιάς. Αυτά τα στελέχη ονομάζονται κονδυλώματα αράχνης. Με τη βοήθειά τους, η αράχνη υφαίνει τους υπέροχους ιστούς παγίδευσης. Κάθε αραχνοειδής αδένας απελευθερώνει το προϊόν του - ένα κολλώδες υγρό που σκληραίνει γρήγορα - μέσω ενός λεπτού χιτινώδους σωλήνα. Υπάρχουν μισοί χίλιοι από αυτούς τους σωλήνες στο σταυρό δέντρο και μόνο εκατό στην αράχνη που ζει στο κελάρι. Τα περιστρεφόμενα εργαλεία των αραχνών δεν είναι τα ίδια. Το πρώτο ζευγάρι πόδια περπατήματος είναι το μεγαλύτερο. Με τη βοήθειά της, η αράχνη υφαίνει έναν ιστό και επικοινωνεί με τους συντρόφους της. Οι βάσεις νημάτων αράχνης είναι πρωτεΐνες μεταξιού.

Ύφανση: αληθινή τέχνη

Ο κυκλικός ιστός από αράχνες είναι πολύ περίπλοκο πράγμα και η κατασκευή του δεν είναι καθόλου εύκολη. Εδώ χρησιμοποιούνται ειδικά υλικά και ειδικές, καλά μελετημένες μέθοδοι ύφανσης. Η ίδια η αράχνη σκέφτεται ελάχιστα για την ύφανση του ιστού της: όλες οι ενέργειές της είναι εντελώς ενστικτώδεις. Το δίκτυο που υφαίνει ο καθένας τους έχει έναν ατομικό, εκφρασμένο χαρακτήρα. Κοιτάζοντας τον ιστό, μπορείτε να μάθετε ποια αράχνη το έχει υφάνει. Οι μέθοδοι και οι βασικές αρχές κατασκευής ενός δικτύου είναι σχεδόν ίδιες για όλους. Καταρχάς, από τι κατασκευές αποτελείται;

Υπάρχουν οκτώ από αυτά: ένα πλαίσιο πρώτης τάξης, ένα πλαίσιο δεύτερης τάξης, ακτίνες, ένα κέντρο, σπείρες στερέωσης, μια ζώνη χωρίς σπειροειδή, σπείρες σύλληψης και βοηθητικές σπείρες, από τις οποίες παραμένουν μόνο κόμβοι στις ακτίνες του ολοκληρωμένου δικτύου - στα σημεία όπου παλαιότερα τέμνονταν οι ακτίνες και οι βοηθητικές σπείρες. Τα νήματα του πλαισίου, ειδικά τα πάνω, είναι παχιά και χαμηλής ελαστικότητας. Οι ακτίνες είναι επίσης ανελαστικές, αλλά οι σπείρες σύλληψης, αντίθετα, είναι πολύ ελαστικές - μπορούν να τεντωθούν δύο ή τέσσερις φορές και, στη συνέχεια, μόλις εξασθενήσει η δύναμη παραμόρφωσης, συντομεύονται ξανά στο προηγούμενο μήκος τους. Όλες οι κλωστές είναι στεγνές, εκτός από τις σπείρες σύλληψης, χοντρά κρεμασμένες με σταγονίδια κόλλας. Γι' αυτό όταν άγγιξα τον ιστό με τα χέρια μου, κόλλησε στα δάχτυλά μου.

Πρώτα τεντώνει το πλαίσιο πρώτης τάξης. Η βάση του είναι συνήθως δύο κλωστές. Συγκλίνουν σε ευρεία γωνία σε ένα σημείο και από εκεί μπορούν να αποκλίνουν προς τα πάνω ή προς τα κάτω - όλα εξαρτώνται από τη θέση της αράχνης. Η αράχνη, έχοντας κολλήσει μια κλωστή στην κορυφή, κατεβαίνει κατακόρυφα, ζυγίζοντας πάνω της, σε ένα συμπαγές αντικείμενο στο κάτω μέρος, κολλώντας την κλωστή πάνω της και σέρνεται ξανά κατά μήκος της, χωρίς να ξεχάσει να τραβήξει τη δεύτερη κλωστή πίσω της από το κονδυλώματα. Για να μην κολλήσει μαζί με το πρώτο πάνω στο οποίο σέρνεται, κρατά ανάμεσά τους ένα επιπλέον νύχι ενός από τα τέταρτα πόδια του. Έχοντας ανέβει στην αφετηρία, τρέχει στο πλάι -στο πλάτος της πάνω βάσης του κάδρου- και εκεί κολλάει την κλωστή που τραβούσε πίσω του. Ο ακρογωνιαίος λίθος του δικτύου, ή το πλαίσιο πρώτης τάξης, είναι έτοιμο. Το μόνο που μένει είναι να πλέξουμε πρόσθετες κλωστές για να το κάνουμε πιο δυνατό: μετά από όλα, ολόκληρο το δίκτυο κρέμεται πάνω του. Πώς υφαίνουν οι ακτίνες;

Η αράχνη ανεβαίνει στην κορυφή υψηλό σημείοκατασκευασμένο πλαίσιο, κολλάει εκεί την αρχή ενός νέου νήματος, που θα είναι η πρώτη διάμετρος του κύκλου. Πέφτει, τραβώντας το προς τα κάτω με το βάρος του από τους αδένες μέχρι το κάτω άκρο του πλαισίου. Κολλάει ένα νήμα - ένα ασανσέρ - στο πλαίσιο και σέρνεται κατά μήκος του μέχρι το μελλοντικό κέντρο του κύκλου. Εδώ το νήμα που τράβηξε πίσω του τσαλακώνεται και πιέζεται σε μια μπάλα και το κρεμάει στο νήμα κατά μήκος του οποίου σέρνονταν - αυτό είναι το κέντρο του κέντρου του ιστού. Σέρνεται ξανά, εισάγοντας ένα νύχι ανάμεσα στις κλωστές (κατά μήκος του οποίου σέρνεται και τραβάει κατά μήκος), τρέχει στο πλάι και κολλά τον ρυμουλκούμενο ιστό στο πλαίσιο - η πρώτη ακτίνα τραβιέται από το κέντρο της διαμέτρου προς το πλαίσιο. Σέρνεται κατά μήκος του ξανά στο κέντρο, από το κέντρο - κατά μήκος της διαμέτρου τραβάει προς τα κάτω μαζί με τον εαυτό του. Το νήμα που τραβάει μαζί του δεν του επιτρέπει να κολλήσει τώρα μαζί με αυτά που τραβήχτηκαν πριν. Έχοντας φτάσει στο κάτω άκρο του κάδρου, τρέχει στο πλάι και δένει τη δεύτερη ακτίνα εκεί, στο πλαίσιο. Έτσι, τρέχοντας εναλλάξ προς τα κάτω και προς τα πλάγια, μετά προς τα πάνω και προς τα πλάγια, σφίγγει όλο το πλαίσιο με ακτινωτά νήματα με ίσες γωνίες μεταξύ τους. Ολοκληρώνεται η τρίτη και, παρεμπιπτόντως, η τέταρτη (το κέντρο που διασχίζεται τυχαία από κλωστές) σύνθετες κατασκευές του διχτυού σύλληψης.

Η αράχνη κάνει την πέμπτη - στερέωση σπείρων - γρήγορα: επιστρέφοντας στο κέντρο και ρίχνοντάς τα από ακτίνα σε ακτίνα. Η έκτη ζώνη, απαλλαγμένη από σπείρες, προκύπτει από μόνη της, αφού δεν χρειάζεται να την δουλέψετε, απλά φροντίστε να μην είναι πλεγμένη κατά λάθος. Αλλά το έβδομο και το όγδοο δομικά στοιχεία απαιτούν πολλή προσπάθεια και προσοχή.

Η αράχνη υφαίνει παγιδευτικές σπείρες από έξω προς το κέντρο. Για να το κάνει αυτό, χρειάζεται σκαλωσιές πάνω στις οποίες μπορεί να κινηθεί με σπειροειδή τρόπο. Χρησιμεύουν ως βοηθητικές σπείρες· η αράχνη τις υφαίνει από το κέντρο μέχρι τις άκρες. Προχωρώντας κατά μήκος των βοηθητικών σπειρών από το πλαίσιο προς το κέντρο, χρησιμοποιεί το πρώτο ζεύγος ποδιών για να μετρήσει την απόσταση μεταξύ των στροφών των σπείρων σύλληψης, τις οποίες τραβά και στερεώνει στις ακτίνες με τα πόδια του τέταρτου ζεύγους. Στο δεύτερο και τρίτο σκέλος τρέχει κατά μήκος του ιστού. Οι σπείρες σύλληψης υφαίνονται από ένα ειδικό υλικό - ιστούς αράχνης, παχιά επικαλυμμένες με κόλλα. Μόλις η σκαλωσιά-βοηθητική σπείρα εκπληρώσει το σκοπό της, η αράχνη, αφού τρέξει περίπου έναν κύκλο κατά μήκος της, τη δαγκώνει και την τρώει (για να μην πάει χαμένη η πρωτεΐνη από την οποία είναι φτιαγμένα). Ως εκ τούτου, μέχρι το τέλος της εργασίας, απομένουν μόνο κόμβοι από τις σπείρες.

Οι αράχνες αναγκάζονται να χειρίζονται προσεκτικά το αραχνοειδές υγρό, αφού παράγεται σε αράχνες μόνο με καλή διατροφή και είναι ακριβό για το σώμα του ζώου. Μόλις απελευθερωθεί και σκληρυνθεί, ο ιστός δεν μπορεί πλέον να ανασυρθεί. Μερικές φορές μπορείτε να δείτε ότι η αράχνη, που ανεβαίνει προς τα πάνω, φαίνεται να απορροφά έναν ιστό που γίνεται όλο και πιο κοντός. αλλά μετά από πιο προσεκτική εξέταση αποδεικνύεται ότι η αράχνη απλώς την τυλίγει γύρω από τα πόδια της ή γύρω από το σώμα της.

1. 3. Γερό σαν ατσάλι!

Οι ιστοί αράχνης ή τα δίχτυα είναι εξαιρετικά διαφορετικοί στο σχεδιασμό, αλλά η αρχή της λειτουργίας τους είναι η ίδια: το έντομο καθυστερεί, κάτι που σηματοδοτείται από τη δόνηση των νημάτων του ιστού, τη μετατόπισή τους ή ακόμα και τη ρήξη. Στο επίπεδο δίκτυο σε σχήμα τροχού της εγκάρσιας αράχνης δεν υπάρχει τόσο πυκνό πλέγμα νημάτων όπως σε ένα τρισδιάστατο δίκτυο, επομένως είναι δυνατό να συγκρατηθεί το θήραμα χάρη όχι στη δομή, αλλά στο ειδικές ιδιότητεςίνες Είναι αρκετά δυνατά και δεν σκίζονται κάτω από ισχυρό τέντωμα και δεν αναπηδούν πίσω. Οι ίνες ενός τέτοιου ιστού μπορούν γρήγορα να συστέλλονται και να τεντώνονται 4 φορές ή περισσότερο.

Ποιος είναι ο λόγος για τέτοιες εκπληκτικές ιδιότητες των νημάτων; Βασίζεται στην πρωτεΐνη κερατίνη, η οποία είναι μέρος των μαλλιών, του μαλλιού, των νυχιών και των φτερών των ζώων. Η δομή των ινών του ιστού όταν τεντώνεται, τα νήματα ισιώνουν, και όταν απελευθερωθεί επιστρέφουν στην αρχική τους θέση, δηλαδή στην ελαστικότητα του ελατηρίου.

Μπορούμε να πούμε ότι η ίνα αράχνης είναι ανώτερη σε αντοχή και ελαστικότητα φυσικό μετάξι. Η αντοχή του σε εφελκυσμό, σύμφωνα με τον D.E. Kharitonov, είναι περίπου 175 g/mm2 έναντι 33-43 g/mm2 για το φυσικό μετάξι και 18-20 g/mm2 για το τεχνητό μετάξι. Ο ιστός της αράχνης είναι χιλιάδες φορές πιο λεπτός από μια ανθρώπινη τρίχα. Η λεπτότητα και η αντοχή των ινών μετρώνται σε μονάδες που ονομάζονται denier. Denier είναι το βάρος σε γραμμάρια ενός νήματος μήκους 9 χιλιομέτρων. Το νήμα ενός μεταξοσκώληκα ζυγίζει ένα ντενιέ, μια ανθρώπινη τρίχα ζυγίζει 50 ντενιέ και το νήμα του ιστού της αράχνης ζυγίζει μόνο 0,07 ντενιέ. Αυτό σημαίνει ότι το νήμα της αράχνης, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να περικυκλώσει την υδρόγειο στον ισημερινό, ζυγίζει λίγο περισσότερο από 300 γραμμάρια. Η αντοχή σε εφελκυσμό του gossamer είναι δύο φορές ισχυρότερη από τον χάλυβα, ισχυρότερη από το Orlon, τη βισκόζη, το συνηθισμένο νάιλον και σχεδόν ίση με το ειδικό νάιλον υψηλής αντοχής, το οποίο, ωστόσο, είναι ακόμη χειρότερο επειδή είναι πολύ λιγότερο ελαστικό και, επομένως, σπάει πιο γρήγορα κάτω από το ίδιο φορτίο. Το μεταξωτό νήμα είναι μια από τις πιο δυνατές αλυσίδες στον κόσμο. Ελαστικό, μπορεί να τεντωθεί, να γίνει διπλάσιο από πριν, χωρίς να σκίζεται. Παρά την τόσο μικρή διάμετρο, είναι τόσο δυνατό όσο το ατσάλι! Η αράχνη συνθέτει τον ιστό της από αμινοξέα. Αυτή είναι καθαρή πρωτεΐνη!

2. ΠΡΑΚΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

ΠΕΙΡΑΜΑ Νο. 1. Σκοπός: να προσδιοριστεί εάν ο ιστός βυθίζεται στο νερό.

Εξοπλισμός και υλικά: δοχείο με νερό, ιστός αράχνης.

Πρόοδος του πειράματος: χαμήλωσε τον ιστό σε κρύο νερό. Ο ιστός δεν βυθίστηκε.

Συμπέρασμα: Αυτή πρωτεϊνικής προέλευσηςκαι ανήκει στην ομάδα των σφαιρικών πρωτεϊνών που είναι αδιάλυτες στο νερό και δεν διαβρέχονται από αυτό.

ΠΕΙΡΑΜΑ Νο. 2 Σκοπός: να προσδιοριστεί εάν οι ιστοί αράχνης διαλύονται σε οξικό οξύ 70%.

Εξοπλισμός και υλικά: γυάλινο κύπελλο, 70% οξικό οξύ, ιστός αράχνης.

Διαδικασία του πειράματος: ο ιστός τοποθετήθηκε σε γυάλινο κύπελλο, έπεσε 70% οξικό οξύ. Ο ιστός δεν διαλύθηκε. Πέρασαν 15 λεπτά, ο ιστός δεν διαλύθηκε, μετά από 30 λεπτά ο ιστός επίσης δεν διαλύθηκε. Μετά από 6 ώρες πειράματος, ο ιστός δεν διαλύθηκε. Πέρασαν άλλες 18 ώρες και ο ιστός δεν διαλύθηκε.

Συμπέρασμα: οι ιστοί της αράχνης δεν διαλύονται σε 70% οξικό οξύ. Αλλά το υλικό (ιστός) είναι κουλουριασμένο σε μια μπάλα, πράγμα που σημαίνει ότι είναι καθαρή πρωτεΐνη.

ΠΕΙΡΑΜΑ Νο. 3 Σκοπός: να προσδιοριστεί εάν οι ιστοί αράχνης διαλύονται στη μαγειρική σόδα.

Εξοπλισμός και υλικά: γυάλινο κύπελλο, μαγειρική σόδα αραιωμένη με νερό, ιστός αράχνης.

Διαδικασία του πειράματος: ο ιστός τοποθετήθηκε σε ένα γυάλινο κύπελλο και προστέθηκε μαγειρική σόδα με αραιωμένο νερό. Ο ιστός δεν διαλύθηκε. Πέρασαν 5 λεπτά, ο ιστός δεν διαλύθηκε, μετά από 30 λεπτά δεν διαλύθηκε ούτε ο ιστός. Μετά από 4 ώρες πειράματος, ο ιστός δεν διαλύθηκε. Πέρασαν άλλες 12 ώρες και ο ιστός δεν διαλύθηκε.

Συμπέρασμα: οι ιστοί της αράχνης δεν διαλύονται σε αλκαλικό περιβάλλον.

ΠΕΙΡΑΜΑ Νο. 4 Στόχος: να προσδιοριστεί ότι ο ιστός της αράχνης είναι πραγματικά μια καθαρή πρωτεΐνη.

Εξοπλισμός και υλικά: δοκιμαστικός σωλήνας, διαφανές νιτρικό οξύ, καθαρός λευκός ιστός αράχνης.

Διαδικασία του πειράματος: ο ιστός τοποθετήθηκε σε δοκιμαστικό σωλήνα, ρίχθηκε νιτρικό οξύ. οι ιστοί της αράχνης διαλύθηκαν και το νιτρικό οξύ έγινε ελαφρώς κίτρινο.

Συμπέρασμα: ο ιστός της αράχνης είναι καθαρή πρωτεΐνη.

ΠΕΙΡΑΜΑ Νο. 5 Σκοπός: να προσδιοριστεί εάν ο ιστός αποσυντίθεται χωρίς πρόσβαση στον αέρα.

Συσκευές και υλικά: σφραγισμένο πλαστική σακούλα, κλαδί με ιστό αράχνης

Διαδικασία του πειράματος: τοποθετήστε ένα κλαδί με ιστούς αράχνης σε διάφανη σακούλα. Η συσκευασία σφραγίστηκε και κρεμάστηκε στο μπαλκόνι στον ήλιο. Παρατηρήσαμε τον Ιστό για ένα μήνα. Παρά το γεγονός ότι η θερμοκρασία του αέρα άλλαξε, ο ιστός δεν άλλαξε ούτε χρώμα ούτε σχήμα, παρέμεινε ο ίδιος.

Συμπέρασμα: ο ιστός είναι υφασμένος από πυκνό υλικό. Η θερμοκρασία του αέρα δεν επηρεάζει την ποιότητα της ίνας. Η ουσία από την οποία σχηματίζεται ο ιστός δεν οξειδώνεται στον αέρα και δεν αποσυντίθεται χωρίς πρόσβαση στον αέρα. Αυτό σημαίνει ότι η χημική του σύνθεση είναι καθαρή πρωτεΐνη.

ΠΕΙΡΑΜΑ Νο. 6 Σκοπός: να προσδιοριστεί εάν ο ιστός αράχνης είναι φυσικής προέλευσης.

Εξοπλισμός και υλικά: σπίρτα, μεταλλική ράβδος, ιστός αράχνης.

Διαδικασία του πειράματος: στερεώνουμε τον ιστό σε μια μεταλλική ράβδο με ξύλινη μύτη και βάζουμε φωτιά. Αυτή καίγεται.

Συμπέρασμα: ο ιστός καίγεται, δεν λιώνει. Αυτό σημαίνει ότι πρόκειται για ένα απολύτως φυσικό προϊόν, χωρίς χημικές ακαθαρσίες. Με μια συγκεκριμένη μυρωδιά καύσης πρωτεΐνης.

ΠΕΙΡΑΜΑ Νο. 7 Σκοπός: να προσδιοριστεί εάν ο ιστός πραγματικά δεν παραμορφώνεται όταν τεντώνεται. Και ο ιστός έχει νήμα σήματος;

Εξοπλισμός και υλικά: χάρακας, κλαδιά, ιστοί αράχνης.

Πρόοδος του πειράματος: μετακινούμε τα κλαδιά στα οποία είναι στερεωμένος ο ιστός, διαμέτρου 2 cm, στα πλάγια. Ο ιστός τεντωνόταν 0,5 mm σε πλάτος. Όταν απελευθερώνουμε τα κλαδιά, ο ιστός επιστρέφει στην προηγούμενη θέση του. Μετράμε τον ιστό, παραμένει στο ίδιο μέγεθος και δεν παραμορφώνεται.

Συμπέρασμα: ο ιστός είναι ελαστικός, δεν παραμορφώνεται ούτε σπάει όταν τεντώνεται. Αυτό σημαίνει ότι το νήμα αποτελείται από μια μακριά ίνα που η αράχνη συνθέτει από αμινοξέα. Επιπλέον, η αράχνη αντέδρασε στην κίνηση του κλάδου - εμφανίστηκε στον ιστό της, πράγμα που σημαίνει ότι ο ιστός έχει πραγματικά ένα νήμα σήματος.

ΠΕΙΡΑΜΑ Νο 8 Σκοπός: να προσδιοριστεί εάν επηρεάζει την ποιότητα και εμφάνισηδιαφορά θερμοκρασίας ιστού αράχνης.

Εξοπλισμός και υλικά: σφραγισμένη πλαστική σακούλα, καταψύκτης, θερμόμετρο, ιστός αράχνης.

Διαδικασία του πειράματος: βάλτε τον ιστό σε μια σφραγισμένη πλαστική σακούλα και βάλτε τον στην κατάψυξη, όπου η θερμοκρασία του αέρα είναι μείον 10ºC, για 24 ώρες. Σε εμφάνιση και ποιότητα (παρέμεινε κολλώδης), ο ιστός δεν άλλαξε.

Κρεμάσαμε την ίδια τσάντα στον ήλιο, όπου η θερμοκρασία του αέρα ήταν συν 20ºС, η εμφάνιση του ιστού δεν άλλαξε, παρέμεινε η ίδια. Η ποιότητα του ιστού δεν άλλαξε - παρέμεινε κολλώδης.

Συμπέρασμα: η εμφάνιση του ιστού και η ποιότητά του (κολλητικότητα) δεν επηρεάζονται από μια απότομη αλλαγή στη θερμοκρασία του αέρα.

Πείραμα: Έπιασα μια μύγα, την τοποθέτησα προσεκτικά στον ιστό, η μύγα κόλλησε, βούισε και προσπάθησα να ξεφύγει. Το νήμα του σήματος συσπάστηκε, η αράχνη πήδηξε αμέσως έξω, έτρεξε προς τη μύγα και πλησίασε από τη μια πλευρά, μετά από την άλλη πλευρά, κάνοντας κάτι στη μύγα, και η μύγα άρχισε να υποχωρεί, στριμωγμένη σε κλωστές αράχνης. Δεν πέρασε λιγότερο από ένα λεπτό και η μύγα ήταν ήδη δεμένη και δεν συσπάστηκε.

Συμπεράσματα: Μετά από τις παρατηρήσεις και την έρευνά μου, έμαθα ότι η αράχνη δεν κάθεται ποτέ στο κέντρο του δικτύου παγίδευσης της, κρύβεται σε κάποιο καταφύγιο κοντά. Και από το δίχτυ μέχρι το καταφύγιο υπάρχει πάντα ένας ιστός αράχνης που τεντώνεται - ένα νήμα σήματος.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ.

Πραγματοποιώντας πειράματα και παρατηρήσεις, κατέληξα στο συμπέρασμα ότι ο ιστός είναι μια πρωτεΐνη. Έμαθα ότι οι φυτικές ίνες περιέχουν αμινοξέα που είναι ιδιαίτερα υγροσκοπικά. Οι πρωτεϊνικές αλυσίδες βρίσκονται κατά μήκος ενός άξονα και σχηματίζουν μακριές ίνες, η σύνθεση αμινοξέων τους μοιάζει με πρωτεΐνες μεταξιού. Από την προέλευσή του, ο ιστός ανήκει στην ομάδα των σφαιρικών πρωτεϊνών, δεν διαλύεται στο νερό και δεν διαβρέχεται από αυτό. Πρόκειται για ένα απολύτως φυσικό προϊόν ζωικής προέλευσης, καίγεται και δεν λιώνει.

Ενώ δούλευα, έμαθα ότι οι ιστοί αράχνης διαφέρουν όχι μόνο ως προς το μέγεθος, αλλά και στο υφαντό σχέδιο. Η αράχνη πιέζει τον ιστό από σε διαφορετικές ταχύτητες. Ότι ο ιστός παγώνει αμέσως. Η αράχνη υφαίνει ένα νήμα κατά διαστήματα, καθώς η παραγωγή ενός ιστού απαιτεί πολλή ενέργεια: αφού παράγει 30-35 μέτρα νήματος, ανακτά τη δύναμή της μέσα σε αρκετές ημέρες. Όλα τα krestovik έχουν διαφορετικά δίκτυα, αν και όλα τα δίκτυα krestovik είναι στρογγυλά και μοιάζουν με δαντέλα. Αλλά οι ιστοί των αράχνων του σπιτιού είναι τελείως διαφορετικοί· είναι τεντωμένοι σε μια γωνία, από τοίχο σε τοίχο, χωρίς καμία σειρά. Σαν λεπτά γκρίζα κομμάτια. Για εκείνες τις αράχνες που ζουν σε δέντρα, θάμνους και γρασίδι, τα νήματα του ιστού εκτείνονται από κλαδί σε κλαδί, από φύλλο σε φύλλο, από λεπίδα σε λεπίδα γρασιδιού, επίσης χωρίς ιδιαίτερη σειρά.

Έμαθα ότι η ίνα της αράχνης είναι ισχυρότερη από το ατσάλι και πιο ελαστική από το φυσικό μετάξι. Τα δίχτυα αράχνης χρησιμοποιούνται σε διαφορετικές περιοχέςδημιουργώντας μια μεγάλη γκάμα αντικειμένων από κάλτσες μέχρι δίχτυα ψαρέματος, και παλαιότερα χρησιμοποιήθηκε ως υλικό ντύσιμο.

Μπορείτε να πείτε πολύ πιο ενδιαφέροντα πράγματα για τον ιστό και τις αράχνες. Άλλωστε, οι ιστοί αράχνης και οι ίνες μεταξιού από τις οποίες κατασκευάζονται δεν έχουν μελετηθεί επαρκώς. Αλλά για αρχή, νομίζω ότι είναι αρκετό.

Και τώρα κάθε καλοκαίρι θα τους βλέπω να υφαίνουν δαντέλες και να φωτογραφίζω. Εφόσον στο μέλλον ονειρεύομαι να συνδέσω τις δραστηριότητές μου με την ιατρική, η δουλειά και οι παρατηρήσεις μου θα μου φανούν χρήσιμες στο μέλλον, τόσο στις σπουδές μου όσο και στην επιλογή επαγγέλματος.

Ίσως στο μέλλον να δημιουργηθούν φάρμες αραχνών για τη δημιουργία οικολογικών και ακίνδυνων βρεφικών ρούχων για νεογέννητα. Δεν θα χρησιμοποιήσουμε ποτέ χημικές συνθέσειςγια να σκοτώσουμε μύγες, θα χρησιμοποιήσουμε ιστούς αράχνης, που δεν χρειάζεται να απορριφθούν (κάψουν, θάβονται στο έδαφος) και βλάπτουν τη φύση.

Ο ιστός είναι ένα είδος μυστικού που παράγεται από τους αραχνοειδείς αδένες. Μια τέτοια έκκριση, μετά από σύντομο χρονικό διάστημα μετά την απελευθέρωση, μπορεί να στερεοποιηθεί με τη μορφή ισχυρών πρωτεϊνικών νημάτων. Οι ιστοί αράχνης παράγονται όχι μόνο από αράχνες, αλλά και από ορισμένους άλλους εκπροσώπους της ομάδας των αραχνοειδών, συμπεριλαμβανομένων των ψευδοσορπιών και των ακάρεων, καθώς και των λαβιόποδων.

Πώς οι αράχνες φτιάχνουν ιστούς

Ένας μεγάλος αριθμός αραχνοειδών αδένων βρίσκεται στην κοιλιακή κοιλότητα της αράχνης.. Οι αγωγοί τέτοιων αδένων ανοίγουν σε μικροσκοπικούς περιστρεφόμενους σωλήνες που έχουν πρόσβαση στο ακραίο τμήμα ειδικών αραχνοειδών κονδυλωμάτων. Ο αριθμός των περιστρεφόμενων σωλήνων μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο της αράχνης. Για παράδειγμα, η πολύ κοινή διασταυρούμενη αράχνη έχει πεντακόσια από αυτά.

Αυτό είναι ενδιαφέρον!Οι αραχνοειδείς αδένες παράγουν μια υγρή και παχύρρευστη πρωτεϊνική έκκριση, η ιδιαιτερότητα της οποίας είναι η ικανότητα να σκληραίνει σχεδόν αμέσως υπό την επίδραση του αέρα και να μετατρέπεται σε λεπτές μακριές κλωστές.

Η διαδικασία περιστροφής ενός ιστού περιλαμβάνει την πίεση των κονδυλωμάτων της αράχνης σε ένα υπόστρωμα. Το πρώτο, ασήμαντο μέρος της απελευθερούμενης έκκρισης σκληραίνει και κολλάει αξιόπιστα στο υπόστρωμα, μετά από το οποίο η αράχνη βγάζει την παχύρρευστη έκκριση χρησιμοποιώντας τα πίσω πόδια της. Κατά τη διαδικασία αφαίρεσης της αράχνης από τη θέση προσάρτησης του ιστού, η έκκριση πρωτεΐνης τεντώνεται και σκληραίνει γρήγορα. Μέχρι σήμερα, επτά είναι γνωστά και αρκετά καλά μελετημένα. ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙαραχνοειδείς αδένες που παράγουν ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙκλωστές

Σύνθεση και ιδιότητες του ιστού

Ο ιστός της αράχνης είναι μια πρωτεϊνική ένωση που περιέχει επίσης γλυκίνη, αλανίνη και σερίνη. Το εσωτερικό μέρος των σχηματισμένων νημάτων αντιπροσωπεύεται από σκληρούς κρυστάλλους πρωτεΐνης, το μέγεθος των οποίων δεν υπερβαίνει τα πολλά νανόμετρα. Οι κρύσταλλοι συγκρατούνται μεταξύ τους με δεσμούς πρωτεΐνης υψηλής ελαστικότητας.

Αυτό είναι ενδιαφέρον!Μια ασυνήθιστη ιδιότητα του ιστού είναι η εσωτερική του άρθρωση. Όταν κρεμαστεί στον ιστό μιας αράχνης, οποιοδήποτε αντικείμενο μπορεί να περιστραφεί απεριόριστες φορές χωρίς να στρίβει.

Τα πρωτεύοντα νήματα συμπλέκονται από την αράχνη και γίνονται παχύτερες ίνες αράχνης. Οι δείκτες αντοχής του ιστού είναι κοντά σε αυτούς του νάιλον, αλλά είναι πολύ ισχυρότεροι από το μυστικό μεταξοσκώληκας. Ανάλογα με τον σκοπό για τον οποίο προορίζεται να χρησιμοποιηθεί ο ιστός, η αράχνη μπορεί να παράγει όχι μόνο κολλώδες, αλλά και στεγνό νήμα, το πάχος του οποίου ποικίλλει σημαντικά.

Λειτουργίες του Ιστού και ο σκοπός του

Οι ιστοί χρησιμοποιούνται από τις αράχνες για διάφορους σκοπούς. Ένα καταφύγιο υφασμένο από έναν ισχυρό και αξιόπιστο ιστό σας επιτρέπει να δημιουργήσετε τις πιο ευνοϊκές μικροκλιματικές συνθήκες για τα αρθρόποδα και επίσης χρησιμεύει ως καλό καταφύγιο τόσο από κακές καιρικές συνθήκες όσο και από πολλές φυσικούς εχθρούς. Πολλά αρθρόποδα αραχνίδια είναι ικανά να πλέκουν τον ιστό τους γύρω από τους τοίχους του λαγούμι τους ή να τον κάνουν ένα είδος πόρτας στο σπίτι τους.

Αυτό είναι ενδιαφέρον!Μερικά είδη χρησιμοποιούν ιστούς ως μεταφορά και οι νεαρές αράχνες εγκαταλείπουν τη γονική φωλιά σε μακριές κλωστές ιστού, οι οποίες μαζεύονται από τον άνεμο και μεταφέρονται σε σημαντικές αποστάσεις.

Τις περισσότερες φορές, οι αράχνες χρησιμοποιούν ιστούς για να πλέξουν κολλώδη δίκτυα παγίδευσης, κάτι που τους επιτρέπει να πιάνουν αποτελεσματικά το θήραμα και να παρέχουν τροφή στα αρθρόποδα. Όχι λιγότερο διάσημα είναι τα λεγόμενα κουκούλια αυγών από ιστούς, μέσα στα οποία εμφανίζονται νεαρές αράχνες. Μερικά είδη υφαίνουν κλωστές ασφαλείας που μοιάζουν με ιστό που προστατεύουν τα αρθρόποδα από πτώση ενώ πηδούν και για μετακίνηση ή σύλληψη θηράματος.

Ιστός για αναπαραγωγή

Η περίοδος αναπαραγωγής χαρακτηρίζεται από την απελευθέρωση αραχνοειδών νημάτων από το θηλυκό, που καθιστούν δυνατή την εύρεση του βέλτιστου ζεύγους για ζευγάρωμα. Για παράδειγμα, οι αρσενικοί σφενδόνες ιστού είναι ικανοί να κατασκευάζουν, δίπλα στα δίχτυα που δημιουργούν τα θηλυκά, μικροσκοπικά κορδόνια ζευγαρώματος στα οποία παρασύρονται οι αράχνες.

Οι αρσενικές σταυρωτές αράχνες προσαρμόζουν επιδέξια τους οριζόντιους ιστούς τους σε ακτινωτά διατεταγμένα νήματα παγιδευτικών ιστών που κατασκευάζονται από θηλυκά. Εφαρμογή στον ιστό δυνατά χτυπήματαάκρα, τα αρσενικά προκαλούν το δίχτυ να δονείται και, με αυτόν τον ασυνήθιστο τρόπο, καλούν τα θηλυκά να ζευγαρώσουν.

Ιστός για τη σύλληψη θηραμάτων

Για να πιάσουν το θήραμά τους, πολλά είδη αραχνών υφαίνουν ειδικά δίχτυα παγίδευσης, αλλά ορισμένα είδη χαρακτηρίζονται από τη χρήση ιδιόμορφων δικτυωτών λάσσων και κλωστών. Οι αράχνες που κρύβονται σε κατοικίες με λαγούμια τοποθετούν νήματα σήματος που εκτείνονται από την κοιλιά του αρθρόποδου μέχρι την είσοδο του καταφυγίου του. Όταν το θήραμα πέφτει στην παγίδα, η δόνηση του νήματος του σήματος μεταδίδεται αμέσως στην αράχνη.

Τα κολλώδη σπειροειδή παγιδευτικά δίχτυα κατασκευάζονται σύμφωνα με μια ελαφρώς διαφορετική αρχή. Κατά τη δημιουργία του, η αράχνη αρχίζει να υφαίνει από την άκρη και σταδιακά κινείται προς το κεντρικό τμήμα. Σε αυτή την περίπτωση, το ίδιο κενό μεταξύ όλων των στροφών διατηρείται απαραίτητα, με αποτέλεσμα τη λεγόμενη «σπείρα του Αρχιμήδη». Τα νήματα στη βοηθητική σπείρα δαγκώνονται ειδικά από την αράχνη.

Ιστός για ασφάλειες

Οι αράχνες που πηδούν χρησιμοποιούν νήματα ιστού ως ασφάλιση όταν επιτίθενται σε ένα θύμα. Οι αράχνες προσαρτούν ένα νήμα ασφαλείας του ιστού σε οποιοδήποτε αντικείμενο, μετά από το οποίο το αρθρόποδο πηδά στο επιδιωκόμενο θήραμα. Το ίδιο νήμα, προσαρτημένο στο υπόστρωμα, χρησιμοποιείται για ολονύκτια καταφύγιο και προστατεύει το αρθρόποδο από επιθέσεις από κάθε είδους φυσικούς εχθρούς.

Αυτό είναι ενδιαφέρον!Οι ταραντούλες της Νότιας Ρωσίας, αφήνοντας το σπίτι τους στο λαγούμι τους, τραβούν πίσω τους ένα λεπτό νήμα ιστού, το οποίο τους επιτρέπει να βρουν γρήγορα τον δρόμο της επιστροφής ή την είσοδο στο καταφύγιο εάν είναι απαραίτητο.

Ο Ιστός ως μεταφορά

Μέχρι το φθινόπωρο, ορισμένα είδη αραχνών εκκολάπτουν τα μικρά τους. Οι νεαρές αράχνες που επιβιώνουν από τη διαδικασία της ενηλικίωσης προσπαθούν να ανέβουν όσο πιο ψηλά γίνεται, χρησιμοποιώντας δέντρα, ψηλούς θάμνους, στέγες σπιτιών και άλλα κτίρια, φράχτες για το σκοπό αυτό. Έχοντας περιμένει αρκετά δυνατός άνεμος, μια μικρή αράχνη παράγει έναν λεπτό και μακρύ ιστό.

Η απόσταση κίνησης εξαρτάται άμεσα από το μήκος ενός τέτοιου ιστού μεταφοράς. Έχοντας περιμένει μια καλή τάση του ιστού, η αράχνη δαγκώνει το άκρο της και απογειώνεται πολύ γρήγορα. Κατά κανόνα, οι «ταξιδιώτες» μπορούν να πετάξουν αρκετά χιλιόμετρα σε έναν ιστό.

Οι ασημένιες αράχνες χρησιμοποιούν ιστούς ως μεταφορά νερού. Για να κυνηγήσει σε υδάτινα σώματα, αυτή η αράχνη χρειάζεται να αναπνέει ατμοσφαιρικό αέρα. Όταν κατεβαίνει στον πυθμένα, το αρθρόποδο είναι σε θέση να συλλάβει ένα μέρος του αέρα και στα υδρόβια φυτά, κατασκευάζεται ένα είδος καμπάνας αέρα από τον ιστό, που συγκρατεί τον αέρα και επιτρέπει στην αράχνη να κυνηγήσει τη λεία της.