Candidat la științe fizice și matematice E. Lozovskaya

Știință și viață // Ilustrații

Substanța adezivă care acoperă firul spiralei de prindere este distribuită uniform pe întreaga bandă sub formă de picături de mărgele. Imaginea arată locul în care două fragmente ale spiralei de captare sunt atașate de rază.

Știință și viață // Ilustrații

Știință și viață // Ilustrații

Știință și viață // Ilustrații

Știință și viață // Ilustrații

Etapele inițiale ale construirii unei plase de prindere de către un păianjen încrucișat.

Spirala logaritmică descrie aproximativ forma firului spiralat auxiliar pe care păianjenul îl pune atunci când construiește o plasă de prindere în formă de roată.

Spirala lui Arhimede descrie forma firului de prindere adeziv.

Firele de zigzag sunt una dintre caracteristicile pânzelor de păianjeni din genul Argiope.

Regiunile cristaline ale fibrei de mătase au o structură pliată similară cu cea prezentată în figură. Lanțurile individuale sunt conectate prin legături de hidrogen.

Păianjeni tineri încrucișați care tocmai au ieșit din coconul lor de pânză.

Păianjenii din familia Dinopidae spinosa țes o pânză între picioare și apoi o aruncă peste prada lor.

Păianjenul încrucișat (Araneus diadematus) este cunoscut pentru capacitatea sa de a țese pânze mari, în formă de roată.

Unele tipuri de păianjeni atașează, de asemenea, o „scara” lungă la capcana rotundă, ceea ce crește semnificativ eficiența vânătorii.

Știință și viață // Ilustrații

Așa arată la microscop tuburile de păianjen din care ies firele de mătase de păianjen.

S-ar putea ca păianjenii să nu fie cele mai atractive creaturi, dar creația lor, pânza, este nimic mai puțin uimitoare. Amintește-ți cum regularitatea geometrică a celor mai fine fire care sclipesc la soare, întinse între ramurile unui tufiș sau printre iarba înaltă, captivează privirea.

Păianjenii sunt unul dintre cei mai bătrâni locuitori ai planetei noastre, stabilindu-se pe pământ în urmă cu mai bine de 200 de milioane de ani. Există aproximativ 35 de mii de specii de păianjeni în natură. Aceste creaturi cu opt picioare, care trăiesc peste tot, sunt recunoscute întotdeauna și peste tot, în ciuda diferențelor de culoare și dimensiune. Dar cel mai important lucru este trăsătură distinctivă- este capacitatea de a produce mătase de păianjen, o fibră naturală de neegalat ca rezistență.

Păianjenii folosesc pânze pentru o varietate de scopuri. Ei fac coconi pentru ouă din el, construiesc adăposturi pentru iernare, îl folosesc ca „frânghie de siguranță” atunci când sară, țes plase complicate de capcană și înfășoară prada prinsă. O femelă pregătită pentru împerechere produce un fir de pânză marcat cu feromoni, datorită căruia masculul, mișcându-se de-a lungul firului, găsește cu ușurință un partener. Păianjenii tineri ai unor specii zboară departe de cuibul parental pe fire lungi purtate de vânt.

Păianjenii se hrănesc în principal cu insecte. Dispozitivele de vânătoare pe care le folosesc pentru a obține mâncare sunt cele mai multe forme diferiteși tipuri. Unii păianjeni pur și simplu întind mai multe fire de semnal în apropierea adăpostului lor și, de îndată ce o insectă atinge firul, se repezi spre el din ambuscadă. Alții aruncă înainte un fir cu o picătură lipicioasă la capăt, ca un fel de laso. Dar punctul culminant al activității de proiectare a păianjenilor sunt încă plasele rotunde în formă de roată, situate orizontal sau vertical.

Pentru a construi o plasă de prindere în formă de roată, păianjenul încrucișat, un locuitor comun al pădurilor și grădinilor noastre, produce un fir destul de lung și puternic. O adiere sau un flux de aer în creștere ridică firul în sus și, dacă locul pentru construirea pânzei este ales bine, acesta se agață de cea mai apropiată ramură sau de alt suport. Păianjenul se târăște de-a lungul ei pentru a asigura capătul, uneori punând un alt fir pentru putere. Apoi eliberează un fir care atârnă liber și atașează o treime la mijlocul său, astfel încât să se obțină o structură în formă de Y - primele trei raze din mai mult de cincizeci. Când firele radiale și cadrul sunt gata, păianjenul se întoarce în centru și începe să așeze o spirală auxiliară temporară - ceva de genul „schelă”. Spirala auxiliară ține structura împreună și servește drept cale pentru păianjen atunci când construiește o spirală de prindere. Întregul cadru principal al plasei, inclusiv razele, este realizat din fir neadeziv, dar pentru spirala de captare se folosește un fir dublu acoperit cu o substanță adezivă.

Ceea ce este surprinzător este că aceste două spirale au forme geometrice diferite. Spirala temporară are relativ puține ture, iar distanța dintre ele crește cu fiecare tură. Acest lucru se întâmplă deoarece, atunci când îl așează, păianjenul se mișcă în același unghi față de raze. Forma liniei întrerupte rezultată este apropiată de așa-numita spirală logaritmică.

Spirala de captare lipicioasă este construită după un principiu diferit. Păianjenul începe de la margine și se deplasează spre centru, păstrând aceeași distanță între viraje, creând o spirală lui Arhimede. În același timp, mușcă firele spiralei auxiliare.

Mătasea de păianjen este produsă de glande speciale situate în spatele abdomenului păianjenului. Sunt cunoscute cel puțin șapte tipuri de glande arahnoide, producând diferite filamente, dar niciunul dintre ele. specii cunoscute Toate cele șapte tipuri de păianjeni nu se găsesc deodată. De obicei, un păianjen are de la una până la patru perechi de aceste glande. Țeserea unei plase nu este o sarcină rapidă și durează aproximativ o jumătate de oră pentru a construi o plasă de capcană de dimensiuni medii. Pentru a trece la producerea unui alt tip de pânză (pentru spirala de prindere), păianjenul are nevoie de un minut de răgaz. Pânzele deseori refolosesc pânzele mâncând pânzele rămase care au fost deteriorate de ploaie, vânt sau insecte. Pânza este digerată în corpul lor cu ajutorul unor enzime speciale.

Structura mătăsii de păianjen a fost perfect dezvoltată pe parcursul a sute de milioane de ani de evoluție. Acest material natural combină două proprietăți minunate - rezistența și elasticitatea. O pânză făcută din pânze de păianjen poate opri o insectă care zboară la viteză maximă. Firul din care păianjenii țes baza pânzei lor de vânătoare este mai subțire decât un păr uman, iar rezistența sa specifică (adică calculată pe unitatea de masă) la tracțiune este mai mare decât cea a oțelului. Dacă comparați firul de păianjen cu sârma de oțel de același diametru, acestea vor suporta aproximativ aceeași greutate. Dar mătasea de păianjen este de șase ori mai ușoară, ceea ce înseamnă de șase ori mai puternică.

La fel ca părul uman, lâna de oaie și mătasea din coconii de viermi de mătase, pânzele de păianjen sunt compuse în principal din proteine. În ceea ce privește compoziția aminoacizilor, proteinele din pânza de păianjen - spidroinele - sunt relativ apropiate de fibroine, proteinele care alcătuiesc mătasea produsă de omizile viermilor de mătase. Ambele conțin cantități neobișnuit de mari de aminoacizi alanină (25%) și glicină (aproximativ 40%). Zonele de molecule de proteine ​​bogate în alanină formează regiuni cristaline dens împachetate în pliuri, oferind o rezistență ridicată, iar acele zone în care există mai multă glicină reprezintă un material mai amorf care se poate întinde bine și, prin urmare, conferă elasticitate firului.

Cum se formează un astfel de fir? Nu există încă un răspuns complet și clar la această întrebare. Procesul de învârtire a pânzei a fost studiat în cele mai multe detalii folosind exemplul glandei ampulaide a păianjenului Nephila clavipes. Glanda ampulaid, care produce cea mai puternică mătase, constă din trei secțiuni principale: un sac central, un canal curbat foarte lung și un tub cu o ieșire. Din celulele de pe suprafața interioară a sacului ies mici picături sferice care conțin două tipuri de molecule de proteină spidroină. Această soluție vâscoasă curge în coada sacului, unde alte celule secretă un alt tip de proteină - glicoproteine. Datorită glicoproteinelor, fibra rezultată capătă o structură cristalină lichidă. Cristalele lichide sunt remarcabile prin faptul că, pe de o parte, au un grad ridicat de ordine, iar pe de altă parte, păstrează fluiditatea. Pe măsură ce masa groasă se deplasează spre ieșire, moleculele lungi de proteine ​​sunt orientate și aliniate paralel între ele în direcția axei fibrei de formare. În acest caz, între ele se formează legături de hidrogen intermoleculare.

Omenirea a copiat multe dintre descoperirile de design ale naturii, dar un proces atât de complex precum învârtirea unei pânze nu a fost încă reprodus. Oamenii de știință încearcă acum să rezolve această problemă dificilă folosind tehnici biotehnologice. Primul pas a fost izolarea genelor responsabile de producerea proteinelor care alcătuiesc rețeaua. Aceste gene au fost introduse în celulele bacteriilor și drojdiei (vezi „Science and Life” nr. 2, 2001). Geneticienii canadieni au mers și mai departe - au crescut capre modificate genetic al căror lapte conține proteine ​​dizolvate din pânză de păianjen. Dar problema nu este doar în obținerea proteinei de mătase de păianjen, este necesar să se modeleze proces naturalînvârtire. Dar oamenii de știință încă nu au învățat această lecție de la natură.

Păianjenii sunt mici fabrici de țesut; pot produce fire subțiri din care țes cu pricepere dantelă. Viteza și abilitățile lor pot fi invidia dantelăriilor cu experiență. De unde își iau păianjenii pânzele?

Dacă întoarceți insecta și priviți cu atenție, veți vedea tuberculi pe abdomen. Acestea sunt veruci arahnoizi care s-au format în procesul de evoluție din picioarele posterioare atrofiate. Cavitatea abdominală a păianjenului conține numeroase glande arahnoide, ale căror canale se deschid și se închid cu tuburi mici de filare. Fiecare tip le are cantități diferite, unele exemplare au până la 500 de astfel de tuburi. Aceasta este o „fabrică de țesut” în miniatură. Glandele produc neobosit lichid. Secreția vâscoasă constă din proteine, care se întăresc instantaneu atunci când intră în contact cu aerul. Lichidul trece prin tuburi subțiri și, atunci când este înghețat, formează o rețea.

Păianjenul presează negii arahnoizi la suprafață, o secreție lipicioasă curge din ele și se lipește de ea. Lichidul continuă să curgă din tuburile arahnoide. Folosind picioarele din spate, păianjenul întinde lichidul într-un flux subțire, care se întărește rapid, formând o pânză.

Pânza este un fir subțire de zeci de ori mai subțire decât un păr uman. Este foarte rezistent și elastic. De exemplu, un fir de mătase naturală este de șase ori mai slab decât pânza de păianjen din punct de vedere al rezistenței.

Păianjenul își folosește pânza în diverse scopuri. Înfășurându-și cu atenție ambreiajul ouălor, păianjenul își protejează viitorii pui de prădători și de uscare. Pentru coconi, păianjenul folosește o pânză specială care conține un antibiotic. Acesta este ceea ce protejează zidăria de ciuperci și bacterii patogene.

Plasele de păianjen sunt un excelent dispozitiv de vânătoare. Plasele țesute au un mijloc lipicios. Insecta, prinsă în capcană, se lipește și rezistă cu disperare, încurcându-se. Păianjenul urmărește cu calm ce se întâmplă din lateral. Păianjenul află că plasa și-a prins „prânzul” de mișcările pânzei de semnal, pe care a adus-o cu prudență direct în gaura sa. Păianjenul mănâncă prada epuizată.

Mrețele de prindere sunt o minune a ingineriei. Arahnidele au gândit totul până la cel mai mic detaliu. În primul rând, țes un cadru - fire longitudinale și transversale la o anumită distanță. Marginile cadrului sunt atașate de o suprafață staționară, poate fi lemn, piatră, perete etc. Firele radiale de sprijin sunt în formă de fulg de zăpadă. Insecta le țese din material neadeziv, de-a lungul căruia păianjenul va ajunge la victima prinsă.

A doua etapă a țeserii plaselor de prindere implică așezarea firelor spiralate. În aceste scopuri, păianjenii folosesc material adeziv; o insectă neprevăzută se va lipi de aceste fire. Acoperirea își pierde capacitatea de a se lipi în timp, așa că mulți păianjeni îl acoperă cu un strat proaspăt de „clei” din când în când. Pentru a țese o astfel de structură, păianjenul va cheltui cantitate minimă web și timp.

Păianjenii împletesc intrarea în gaură cu un strat gros de pânze de păianjen. În primul rând, salvează de vreme rea, în al doilea rând, protejează de inamici și, în al treilea rând, microclimatul dorit este creat în interiorul găurii. Dacă o insectă este rece în casa ei, ea atârnă „covoare” pe pereții vizuinii.

Păianjenii nu își petrec tot timpul în groapă; uneori călătoresc. În timp ce produc o pânză, ei coboară de-a lungul ei ca o frânghie.

Viața nu ar fi dulce pentru un păianjen fără pânză. Pentru ca arahnidele să supraviețuiască, Mama Natură le-a acordat un cadou - capacitatea de a produce fire miraculoase. Insectele își folosesc abilitățile peste tot și, după părerea mea, nu se plâng de viața lor.

Pentru a studia modul în care un păianjen țese o pânză, oamenii de știință au ales Nephila. Această specie de păianjen tropical este renumită pentru firul său de mătase neobișnuit de puternic, care este folosit chiar și pentru a face momeală de pescuit. Nefilii țes pânze uriașe de pânze de păianjen și au pofte vorace. Se hrănesc în principal cu muște și alte insecte. Muștele sunt hrana lor preferată, dar uneori și păsările mici sunt prinse în plase.

Păianjenii Nephil sunt otrăvitori, iar otrava lor este comparabilă ca toxicitate cu cea a karakurt. Dar acest lucru nu i-a împiedicat pe anacroniști să încerce să afle unde se formează pânza de păianjen și cum este folosită. Mătasea de păianjen este un material incredibil de durabil. Depășește ca rezistență toate materialele polimerice sintetice inventate de om. Din el, păianjenii reușesc să țese o pânză care poate rezista nu numai propriei greutăți, ci și absorbi energia unei lovituri de la o insectă zburătoare.

Pentru a-și construi pânza, păianjenul folosește un fir de treizeci de ori mai subțire decât un păr uman. Păianjenii se remarcă prin faptul că, spre deosebire de alte animale care caută materiale de construcție pentru cuiburi mediu inconjurator(de exemplu, păsările caută crenguțe pentru a-și construi cuiburi) reușesc să depoziteze mult material de construcție în interiorul corpului lor.

De unde vin pânzele de păianjen? Materialul pentru pânză este mătasea, depozitată în corpul păianjenului. Numai că acolo arată ca un fel de masă proteică, ca o supă, unde două tipuri de proteine ​​plutesc aleatoriu. Când această supă este eliberată prin glandele speciale de o formă specială cu care este echipat corpul său, ea suferă aproape imediat modificări și devine tare. Păianjenul are mai multe glande de mătase. Ele permit păianjenului să modifice grosimea, rezistența și densitatea pânzei. Un păianjen adult are suficient material pentru a țese trei pânze la rând. În timpul experimentelor, oamenii de știință au tras de păianjen un fir de mătase lung de 30 de metri.

Cum își țese un păianjen pânza? Țeserea unei pânze este un proces foarte complex și bine calibrat. Primul fir pe care păianjenul îl scoate din spatele corpului servește la crearea bazei pânzei și este cel mai puternic, deoarece constă din primul tip ordonat de proteine. Apoi se realizează un cadru temporar, pentru care păianjenul așează căi de fire de o calitate complet diferită de la centrul pânzei până la marginile exterioare. Apoi păianjenul începe să țese pânza într-un cerc de la marginea exterioară până la centru. Păianjenul mănâncă cadrul temporar și îl înlocuiește cu mătase foarte elastică și lipicioasă. Acest armă mortală pentru capcană - mătase lipicioasă, oamenii de știință au examinat-o la microscop electronic. Pe ea erau mici picături de lipici. Dar de ce păianjenul nu se lipește de pânza sa este subiectul unui alt articol.

Vara, începând din iulie, și mai ales toamna, pe ierburi, chiar și pe peluzele parcurilor, pe tufișuri joase și pini tineri, sclipici de rouă, presărate între ramuri, ca eșarfele de mătase - cea mai bună lucrare! Pânză delicată, grațioasă și țesută dens. Este diferit, foarte diferit și, deoarece plasa de captare este proiectată, puteți decide imediat ce păianjen a țesut-o. Păianjenii produc diferite tipuri de pânză: inextensibilă și elastică, uscată și lipicioasă, cu picături lipicioase, drepte și ondulate, incolore și colorate, subțiri și groase, iar unii chiar țes frânghii adevărate.

Mulți cercetători stăteau oră după oră, zi după zi, la pânza construită de păianjen.Andre Tilkin, un filosof francez, a dedicat rețelei 536 de pagini, deși cu 11 ani înaintea lui, germanul G. Peters părea să fi văzut și povestit totul. asta a fost posibil.vedeți și vorbiți despre pânza crucii. Și până astăzi, pentru mintea curios, web-ul este plin de atât de multe lucruri noi și neașteptate, încât merită să stai în fața lui mai mult de o oră. T. Savory a spus că: „Telesul plaselor circulare este o performanță care poate fi urmărită și urmărită”.

Într-o zi, am văzut o pânză uimitoare, iar lângă ea un păianjen mic, am început să mă întreb cum pot păianjeni atât de mici să creeze o asemenea frumusețe și cum o fac? Efectuând observații ale păianjenilor și ale pânzelor, mi-am propus un obiectiv: să studiez caracteristicile rețelelor de păianjeni, adaptările păianjenilor pentru crearea de pânze.

M-au interesat urmatoarele intrebari:

1. Este adevărat că pânzele de păianjen sunt proteine ​​pure?

2. Toți păianjenii au aceeași pânză?

3. Cum își țese un păianjen pânza?

4. Ce proprietăți are o pânză de păianjen?

5. Aflați ce este un „fir de semnal”. Și semnificația lui.

Pentru a găsi răspunsuri, mi-am propus următoarele sarcini:

1. Studiați literatura.

2. Efectuați observații ale păianjenilor și ale pânzelor în natură (faceți fotografii).

3. Efectuați cel mai simplu experimente chimiceîn laboratorul școlii.

4. Găsiți asemănări în desenele schematice ale pânzelor cu cele găsite în natură.

1. WEB MAGIC

1. Țesători pricepuți

Din ce și cum își trage pânza păianjenului? Pe abdomenul păianjenului, la capăt, există veruci arahnoizi. Acesta este ceea ce a făcut un păianjen un păianjen.

Natura face minuni transformând sucurile corpului unui păianjen într-o pânză. Cinci sau șase tipuri diferite de glande arahnoide - tubulare, saculare, în formă de pară - produc mai multe varietăți de pânză. Și scopul său este cu adevărat universal: un păianjen face o plasă și o capcană din el, un cocon pentru ouă și o casă pentru locuință, un hamac pentru împerechere și o bola pentru aruncarea unei ținte, un clopot de scufundare și un castron pentru mâncare. , lazouri pentru muște, uși ingenioase pentru găuri și pentru un fel de parașută când se deplasează în vânt. Canalele glandelor arahnoide se deschid pe membrele posterioare ale abdomenului. Aceste tulpini sunt numite veruci de păianjen. Cu ajutorul lor, păianjenul își țese minunatele pânze de capcană. Fiecare glandă arahnoidă își eliberează produsul - un lichid lipicios care se întărește rapid - printr-un tub chitinos subțire. Există o jumătate de mie din aceste tuburi în cruce și doar o sută în păianjenul care trăiește în pivniță. Uneltele de filare ale păianjenilor nu sunt aceleași. Prima pereche de picioare de mers este cea mai lungă. Cu ajutorul lui, păianjenul țese o pânză și comunică cu semenii săi. Bazele firelor de păianjen sunt proteine ​​de mătase.

Țesutul: adevărata artă

Pânza circulară de păianjeni este un lucru foarte complicat, iar construcția sa nu este deloc ușoară. Aici se folosesc materiale speciale și metode speciale, bine gândite de țesut. Păianjenul în sine se gândește puțin la țesutul pânzei sale: toate acțiunile sale sunt în întregime instinctive. Rețeaua țesută de fiecare dintre ei are un caracter individual, exprimat. Privind pe web, poți afla ce păianjen a țesut-o. Metodele și principiile principale ale construirii unei rețele sunt aproape aceleași pentru toată lumea. În primul rând, din ce structuri este făcută?

Există opt dintre ele: un cadru de ordinul întâi, un cadru de ordinul doi, raze, un centru, spirale de fixare, o zonă fără spirală, spirale de prindere și spirale auxiliare, din care rămân doar noduri pe razele rețelei finite. - în locurile în care razele și spiralele auxiliare se intersectau anterior. Firele cadrului, în special cele superioare, sunt groase și elastice reduse. Razele sunt, de asemenea, inelastice, dar spiralele de prindere, dimpotrivă, sunt foarte elastice - pot fi întinse de două ori sau de patru ori, iar apoi, de îndată ce forța de deformare a slăbit, sunt din nou scurtate la lungimea lor anterioară. Toate firele sunt uscate, cu excepția spiralelor de prindere, agățate gros cu picături de lipici. De aceea, când am atins web-ul cu mâinile, mi s-a lipit de degete.

Mai întâi el tensionează cadrul de primă ordine. Baza sa este de obicei din două fire. Ele converg la un unghi larg la un punct și de acolo pot diverge în sus sau în jos - totul depinde de locația păianjenului. Păianjenul, după ce a lipit un fir în partea de sus, coboară vertical, cântărind pe el, la un obiect solid din partea de jos, lipând firul de el și se târăște din nou de-a lungul lui, fără a uita să tragă al doilea fir în spatele lui din negi. Pentru a împiedica să se lipească de primul pe care se târăște, ține între ele o gheară suplimentară a unuia dintre al patrulea picior. După ce s-a ridicat la punctul de plecare, aleargă în lateral - lățimea bazei superioare a cadrului - și acolo lipește firul pe care îl tragea în spate. Piatra de temelie a rețelei sau cadrul de ordinul întâi este gata. Tot ce rămâne este să țeseți fire suplimentare în el pentru a o face mai puternică: la urma urmei, toată rețeaua atârnă de ea. Cum se împletesc razele?

Păianjenul urcă până în vârf punct inalt cadru construit, acolo lipește începutul unui nou fir, care va fi primul diametru al cercului. Cade, trăgându-l în jos cu greutatea sa de la glande până la marginea de jos a cadrului. Lipește un fir - un lift - de cadru și se târăște de-a lungul lui până în viitorul centru al cercului. Aici firul pe care l-a tras în spatele lui este mototolit și presat într-o minge și îl atârnă pe firul de-a lungul căruia s-a târât - acesta este centrul centrului pânzei. Se târăște din nou, introducând o gheară între fire (de-a lungul căreia se târăște și trage de-a lungul), aleargă în lateral și lipește pânza remorcată de cadru - prima rază este trasă de la centrul diametrului la cadru. Se târăște de-a lungul ei din nou spre centru, din centru - de-a lungul diametrului se trage în jos împreună cu sine. Firul pe care îl trage cu el nu îi permite acum să se lipească împreună cu cele desenate înainte. Ajuns la marginea de jos a cadrului, aleargă în lateral și leagă a doua rază acolo, pe cadru. Deci, alergând alternativ în jos și lateral, apoi în sus și lateral, strânge întregul cadru cu fire radiale cu unghiuri egale între ele. A treia și, de altfel, a patra (centrul străbătut aleatoriu de fire) structuri compozite ale plasei de prindere sunt finalizate.

Păianjenul face a cincea - spirale de fixare - rapid: revenind în centru și aruncându-le din rază în rază. A șasea zonă, lipsită de spirale, apare de la sine, deoarece nu este nevoie să lucrați la ea, asigurați-vă doar că nu este împletită din greșeală. Dar al șaptelea și al optulea elemente structurale necesită mult efort și atenție.

Păianjenul țese spirale capcane din exterior spre centru. Pentru a face acest lucru, are nevoie de schele pe care să se poată mișca în spirală. Ele servesc ca spirale auxiliare; păianjenul le țese de la centru spre margini. Deplasându-se de-a lungul spiralelor auxiliare de la cadru spre centru, folosește prima pereche de picioare pentru a măsura distanța dintre spirele spiralelor de captare, pe care le trage și le fixează pe raze cu picioarele celei de-a patra perechi. Pe al doilea și al treilea picior se desfășoară de-a lungul rețelei. Spiralele de prindere sunt țesute dintr-un material special - pânze de păianjen, acoperite gros cu lipici. De îndată ce spirala schelei-auxiliare își îndeplinește scopul, păianjenul, după ce a alergat aproximativ un cerc de-a lungul ei, îl mușcă și îl mănâncă (pentru ca proteina din care sunt făcute să nu se piardă). Prin urmare, până la sfârșitul lucrării, din spirale rămân doar noduri.

Păianjenii sunt forțați să manipuleze cu atenție lichidul arahnoid, deoarece acesta este produs la păianjeni numai cu o nutriție bună și este scump pentru corpul animalului. Odată eliberată și întărită, banda nu mai poate fi retrasă. Uneori poți vedea că păianjenul, ridicându-se în sus, pare să absoarbă o pânză care devine din ce în ce mai scurtă; dar la o examinare mai atentă se dovedește că păianjenul îl înfășoară pur și simplu în jurul picioarelor sau în jurul corpului.

1. 3. La fel de puternic ca oțelul!

Pânzele de păianjen, sau plasele, sunt extrem de variate ca design, dar principiul funcționării lor este același: insecta este întârziată, ceea ce este semnalat de vibrația firelor de pânză, deplasarea sau chiar ruperea acestora. În rețeaua plată în formă de roată a păianjenului în cruce nu există un plex atât de dens de fire ca într-o rețea tridimensională, astfel încât este posibil să reținem prada datorită nu structurii, ci datorită proprietăți speciale fibre Ele sunt suficient de puternice și nu se rupe sub întindere puternică și nu revin. Fibrele unei astfel de țesături se pot contracta și întinde rapid de 4 ori sau mai mult.

Care este motivul pentru astfel de proprietăți uimitoare ale firelor? Se bazează pe proteina cheratina, care face parte din părul, lâna, unghiile și penele animalelor. Structura fibrelor pânzei când este întinsă, firele se îndreaptă, iar când este eliberată, revin la poziția inițială, adică elasticitatea arcului.

Putem spune că fibra de păianjen este superioară ca rezistență și elasticitate mătase naturală. Rezistența sa la tracțiune, conform lui D.E. Kharitonov, este de aproximativ 175 g/mm2 față de 33-43 g/mm2 pentru mătasea naturală și 18-20 g/mm2 pentru mătasea artificială. Pânza de păianjen este de mii de ori mai subțire decât părul uman. Finețea și rezistența fibrelor sunt măsurate în unități numite denier. Denier este greutatea în grame a unui fir de 9 kilometri lungime. Firul unui vierme de mătase cântărește un denier, un păr uman cântărește 50 de denari, iar firul unei pânze de păianjen cântărește doar 0,07 denari. Aceasta înseamnă că firul de păianjen, care poate fi folosit pentru a înconjura globul la ecuator, cântărește puțin mai mult de 300 de grame. Rezistența la tracțiune a gossamerului este de două ori mai puternică decât oțelul, mai puternic decât Orlonul, viscoză, nailon obișnuit și aproape egală cu nailonul special de înaltă rezistență, care, totuși, este și mai rău pentru că este mult mai puțin elastic și, prin urmare, se rupe mai repede sub aceeași sarcină. Firul de mătase este unul dintre cele mai puternice lanțuri din lume. Elastic, se poate întinde, devenind de două ori mai lung decât înainte, fără a se rupe. În ciuda unui diametru atât de mic, este la fel de puternic ca oțelul! Păianjenul își sintetizează pânza din aminoacizi. Aceasta este proteină pură!

2. PARTEA PRACTICĂ

EXPERIMENTUL Nr. 1. Scop: a determina dacă pânza se scufundă în apă.

Echipamente și materiale: recipient cu apă, pânză de păianjen.

Progresul experimentului: a coborât web-ul în apă rece. Web-ul nu s-a scufundat.

Concluzie: Ea origine proteicăși aparține grupului de proteine ​​globulare care sunt insolubile în apă și nu sunt umezite de aceasta.

EXPERIMENTUL nr. 2 Scop: a determina dacă pânzele de păianjen se dizolvă în acid acetic 70%.

Echipamente si materiale: pahar de sticla, acid acetic 70%, panza de paianjen.

Procedura experimentului: banda a fost plasată într-o cană de sticlă, s-a picurat acid acetic 70%. Web-ul nu s-a dizolvat. Au trecut 15 minute, rețeaua nu s-a dizolvat, după 30 de minute rețea nu s-a dizolvat. După 6 ore de experiment, rețeaua nu s-a dizolvat. Au mai trecut 18 ore și web-ul nu s-a dizolvat.

Concluzie: pânzele de păianjen nu se dizolvă în acid acetic 70%. Dar materialul (pânza) este ondulat într-o minge, ceea ce înseamnă că este proteină pură.

EXPERIMENTUL Nr. 3 Scop: a determina dacă pânzele de păianjen se dizolvă în bicarbonat de sodiu.

Echipamente si materiale: cana de sticla, bicarbonat de sodiu diluat cu apa, panza de paianjen.

Procedura experimentului: pânza a fost plasată într-o ceașcă de sticlă și s-a adăugat bicarbonat de sodiu cu apă diluată. Web-ul nu s-a dizolvat. Au trecut 5 minute, țesătura nu s-a dizolvat, după 30 de minute nici rețea nu s-a dizolvat. După 4 ore de experiment, rețeaua nu s-a dizolvat. Au mai trecut 12 ore și rețeaua nu s-a dizolvat.

Concluzie: pânzele de păianjen nu se dizolvă într-un mediu alcalin.

EXPERIMENTUL Nr. 4 Scop: de a determina că pânza de păianjen este într-adevăr o proteină pură.

Echipamente și materiale: eprubetă, acid azotic transparent, pânză de păianjen albă pură.

Procedura experimentului: banda a fost plasată într-o eprubetă, acid azotic a fost scăpat. pânzele de păianjen s-au dizolvat și acidul azotic a devenit ușor galben.

Concluzie: pânza de păianjen este proteină pură.

EXPERIMENTUL Nr. 5 Scop: pentru a determina dacă pânza se descompune fără acces la aer.

Dispozitive si materiale: sigilate punga de plastic, ramură cu pânză de păianjen

Procedura experimentului: a pus o creangă cu pânze de păianjen într-o pungă transparentă. Pachetul a fost sigilat și atârnat pe balcon la soare. Am urmărit web-ul timp de o lună. În ciuda faptului că temperatura aerului s-a schimbat, rețeaua nu s-a schimbat nici ca culoare, nici ca formă, a rămas aceeași.

Concluzie: țesutul este țesut din material dens. Temperatura aerului nu afectează calitatea fibrei. Substanța din care se formează pânza nu se oxidează în aer și nu se descompune fără acces la aer. Aceasta înseamnă că compoziția sa chimică este proteină pură.

EXPERIMENTUL Nr. 6 Scop: a determina dacă pânza de păianjen este de origine naturală.

Echipamente si materiale: chibrituri, tija metalica, panza de paianjen.

Procedura pentru experiment: atașăm pânza de o tijă de metal cu vârf de lemn și îi dăm foc. Ea arde.

Concluzie: pânza arde, nu se topește. Aceasta înseamnă că acesta este un produs complet natural, fără impurități chimice. Cu un miros specific de proteine ​​arzătoare.

EXPERIMENTUL Nr. 7 Scop: pentru a determina dacă țesătura nu se deformează într-adevăr atunci când este întinsă. Și web-ul are un fir de semnalizare?

Echipamente și materiale: riglă, crengi, pânze de păianjen.

Desfășurarea experimentului: mutăm ramurile pe care este atașată pânza de 2 cm în diametru, în lateral. Pânza s-a întins pe o lățime de 0,5 mm. Când eliberăm ramurile, pânza revine la poziția anterioară. Măsurăm țesătura, rămâne de aceeași dimensiune și nu este deformată.

Concluzie: țesătura este elastică, nu se deformează și nu se rupe la întindere. Aceasta înseamnă că firul constă dintr-o fibră lungă pe care păianjenul o sintetizează din aminoacizi. În plus, păianjenul a reacționat la mișcarea crengii - a apărut pe pânza sa, ceea ce înseamnă că pânza are într-adevăr un fir de semnal.

EXPERIMENTUL Nr. 8 Scop: a determina dacă afectează calitatea și aspect diferența de temperatură din pânza de păianjen.

Echipamente si materiale: punga de plastic sigilata, congelator, termometru, panza de paianjen.

Procedura experimentului: puneți banda într-o pungă de plastic sigilată și puneți-o la congelator, unde temperatura aerului este minus 10ºC, timp de 24 de ore. Ca aspect și calitate (a rămas lipicioasă), web-ul nu s-a schimbat.

Am atârnat aceeași pungă la soare, unde temperatura aerului era plus 20ºС, aspectul rețelei nu s-a schimbat, a rămas același. Calitatea web-ului nu s-a schimbat - a rămas lipicioasă.

Concluzie: aspectul rețelei și calitatea acesteia (lipiciune) nu sunt afectate de o schimbare bruscă a temperaturii aerului.

Experiment: Am prins o muscă, am așezat-o cu grijă pe web, musca s-a blocat, a bâzâit și am încercat să scape. Firul de semnal s-a zvâcnit, păianjenul a sărit instantaneu afară, a alergat până la muscă și s-a apropiat dintr-o parte, apoi din cealaltă, făcând ceva cu musca, iar musca a început să se potolească, înfășată în fire de păianjen. A trecut mai puțin de un minut, iar musca era deja legată și nu se zvâcni.

Concluzii: După ce mi-am efectuat observațiile și cercetările, am aflat că păianjenul nu stă niciodată în centrul rețelei sale de capcane, ci se ascunde într-un adăpost din apropiere. Și de la plasă până la adăpost există întotdeauna o pânză de păianjen care se întinde - un fir de semnal.

CONCLUZIE.

Efectuând experimente și observații, am ajuns la concluzia că web-ul este o proteină. Am învățat că fibrele conțin aminoacizi care sunt extrem de higroscopici. Lanțurile de proteine ​​sunt situate de-a lungul unei axe și formează fibre lungi, compoziția lor de aminoacizi seamănă cu proteinele de mătase. Prin origine, rețeaua aparține grupului de proteine ​​globulare; nu se dizolvă în apă și nu este umezită de aceasta. Acesta este un produs complet natural de origine animală, arde și nu se topește.

În timp ce lucram, am învățat că pânzele de păianjen variază nu numai în dimensiune, ci și în modelul țesut. Păianjenul strânge pânza din la viteze diferite. Că web-ul îngheață instantaneu. Păianjenul țese un fir intermitent, deoarece producerea unei pânze necesită multă energie: după producerea a 30-35 de metri de fir, își recuperează puterea în câteva zile. Toate krestoviki au rețele diferite, deși toate rețelele krestovik sunt rotunde și arată ca dantelă. Dar pânzele păianjenilor de casă sunt complet diferite; sunt întinse într-un colț, de la perete la perete, fără nicio ordine. Ca niște bucăți subțiri cenușii. Pentru acei păianjeni care trăiesc în copaci, tufișuri și iarbă, firele de pânză se întind de la ramură la ramură, de la frunză la frunză, de la fir de iarbă la fir de iarbă, de asemenea, fără o ordine anume.

Am învățat că fibra de păianjen este mai puternică decât oțelul și mai elastică decât mătasea naturală. Plasele de păianjen sunt folosite în zone diferite creând o gamă largă de articole, de la șosete la plase de pescuit, și a fost folosit anterior ca material de pansament.

Puteți spune lucruri mult mai interesante despre web și păianjeni. La urma urmei, pânzele de păianjen și fibrele de mătase din care sunt făcute nu au fost suficient studiate. Dar, pentru început, cred că este suficient.

Și acum, în fiecare vară, îi voi urmări țesând dantelă și fac fotografii. Deoarece pe viitor visez să-mi conectez activitățile cu medicina, munca și observațiile mele îmi vor fi de folos în viitor, atât în ​​studii, cât și în alegerea unei profesii.

Poate că în viitor vor exista ferme de păianjeni create pentru a crea haine ecologice și inofensive pentru bebeluși pentru nou-născuți. Nu vom folosi niciodată compozitii chimice pentru a ucide muștele, vom folosi pânze de păianjen, care nu trebuie aruncate (arse, îngropate în pământ) și dăunează naturii.

Pânza este un fel de secret produs de glandele arahnoide. O astfel de secreție, după scurt timp după eliberare, este capabilă să se solidifice sub formă de fire de proteine ​​puternice. Pânzele de păianjen sunt produse nu numai de păianjeni, ci și de alți reprezentanți ai grupului de arahnide, inclusiv pseudoscorpioni și acarieni, precum și labiopode.

Cum fac păianjenii pânze

Un număr mare de glande arahnoide sunt situate în cavitatea abdominală a păianjenului.. Conductele unor astfel de glande se deschid în tuburi mici care se rotesc, care au acces la partea de capăt a verucilor arahnoide speciale. Numărul de tuburi rotative poate varia în funcție de tipul de păianjen. De exemplu, păianjenul încrucișat foarte comun are cinci sute dintre ele.

Acest lucru este interesant! Glandele arahnoide produc o secreție lichidă și vâscoasă de proteine, a cărei particularitate este capacitatea de a se întări aproape instantaneu sub influența aerului și de a se transforma în fire subțiri lungi.

Procesul de învârtire a unei pânze implică presarea negilor de păianjen pe un substrat. Prima parte nesemnificativă a secreției eliberate se întărește și se lipește în mod fiabil de substrat, după care păianjenul scoate secreția vâscoasă folosind picioarele din spate. În procesul de îndepărtare a păianjenului de la locul de atașare al pânzei, secreția de proteine ​​se întinde și se întărește rapid. Până în prezent, șapte sunt cunoscute și destul de bine studiate. tipuri diferite glandele arahnoide care produc tipuri diferite fire

Compoziția și proprietățile rețelei web

Pânza de păianjen este un compus proteic care conține, de asemenea, glicină, alanină și serină. Partea interioară a firelor formate este reprezentată de cristale de proteine ​​dure, a căror dimensiune nu depășește câțiva nanometri. Cristalele sunt ținute împreună prin legături proteice foarte elastice.

Acest lucru este interesant! O proprietate neobișnuită a rețelei este articulația sa internă. Atunci când este atârnat pe o pânză de păianjen, orice obiect poate fi rotit de un număr nelimitat de ori fără a se răsuci.

Firele primare sunt împletite de păianjen și devin fibre de păianjen mai groase. Indicatorii de rezistență ai rețelei sunt aproape de cei ai nailonului, dar sunt mult mai puternici decât secretul viermi de mătase. În funcție de scopul pentru care pânza este destinată a fi utilizată, păianjenul poate produce nu numai fir lipicios, ci și uscat, a cărui grosime variază semnificativ.

Funcțiile web și scopul acestuia

Pânzele sunt folosite de păianjeni într-o varietate de scopuri. Un adăpost țesut dintr-o pânză puternică și fiabilă vă permite să creați cele mai favorabile condiții microclimatice pentru artropode și, de asemenea, servește ca un bun adăpost atât de vreme rea, cât și de numeroase dușmani naturali. Multe arahnide artropode sunt capabile să își țese pânza în jurul pereților vizuinii lor sau să o transforme într-un fel de ușă în casa lor.

Acest lucru este interesant! Unele specii folosesc pânze ca transport, iar păianjenii tineri părăsesc cuibul parental pe fire lungi de pânză, care sunt culese de vânt și transportate pe distanțe considerabile.

Cel mai adesea, păianjenii folosesc pânze pentru a țese rețele de capcane lipicioase, ceea ce le permite să prindă efectiv prada și să ofere hrană artropodelor. Nu mai puțin faimoși sunt așa-numitele coconi de ou făcute din pânze, în interiorul cărora apar păianjeni tineri. Unele specii țes fire de siguranță asemănătoare pânzei care protejează artropodele de cădere în timp ce sar și pentru a muta sau prinde prada.

Web pentru reproducere

Sezonul de reproducere se caracterizează prin eliberarea de fire arahnoide de către femelă, care fac posibilă găsirea perechii optime pentru împerechere. De exemplu, bărbații care strâng pânzele sunt capabili să construiască, lângă plasele create de femele, șireturi miniaturale de împerechere în care sunt ademeniți păianjenii.

Păianjenii încrucișați masculi își atașează cu îndemânare pânzele orizontale de șuvițe aranjate radial de pânze de capcană făcute de femele. Aplicarea de-a lungul web lovituri puternice membrelor, masculii fac sa vibreze plasa si, in acest mod neobisnuit, invita femelele sa se imperecheze.

Web pentru prinderea pradei

Pentru a-și prinde prada, multe specii de păianjeni țes plase speciale de capcană, dar unele specii se caracterizează prin utilizarea unor lase și fire de pânză deosebite. Păianjenii care se ascund în vizuini plasează fire de semnalizare care se întind de la abdomenul artropodului până la intrarea în adăpostul acestuia. Când prada cade în capcană, vibrația firului de semnal este transmisă instantaneu păianjenului.

Plasele de prindere în spirală lipicioase sunt construite după un principiu ușor diferit. Când îl creează, păianjenul începe să țese de la margine și se deplasează treptat spre partea centrală. În acest caz, același decalaj între toate virajele este în mod necesar menținut, rezultând așa-numita „spirală a lui Arhimede”. Firele de pe spirala auxiliară sunt muscate special de păianjen.

Web pentru asigurare

Păianjenii săritori folosesc fire de pânză ca asigurare atunci când atacă o victimă. Păianjenii atașează un fir de siguranță al pânzei de orice obiect, după care artropodul sare pe prada intenționată. Același fir, atașat de substrat, este folosit pentru adăpost peste noapte și protejează artropodul de atacurile a tot felul de inamici naturali.

Acest lucru este interesant! Tarantulele din sudul Rusiei, părăsind vizuina acasă, trag în spatele lor un fir subțire de pânză, care le permite să găsească rapid drumul înapoi sau intrarea în adăpost, dacă este necesar.

Web ca transport

Până în toamnă, unele specii de păianjeni își eclozează puii. Păianjenii tineri care supraviețuiesc procesului de creștere încearcă să urce cât mai sus, folosind copaci, tufișuri înalte, acoperișuri de case și alte clădiri, garduri în acest scop. După ce a așteptat destul vânt puternic, un păianjen mic produce o pânză subțire și lungă.

Distanța de mișcare depinde direct de lungimea unei astfel de pânze de transport. După ce a așteptat o tensiune bună a pânzei, păianjenul își mușcă capătul și decolează foarte repede. De regulă, „călătorii” pot zbura câțiva kilometri pe o rețea.

Păianjenii de argint folosesc pânze ca transport de apă. Pentru a vâna în corpuri de apă, acest păianjen are nevoie să respire aer atmosferic. La coborârea la fund, artropodul este capabil să capteze o porțiune de aer, iar pe plantele acvatice, din pânză se construiește un fel de clopot de aer, care reține aerul și permite păianjenului să-și vâneze prada.