Паутинный шелк — чудо-волокно природы

Паучий шелк — одно из самых чудесных природных веществ на Земле. Большинство строительных материалов либо прочные, либо эластичные, но паучий шелк — и то, и другое. Он был описан как более прочный, чем сталь (что не совсем точно, но близко), более непроницаемый, чем кевлар, и более эластичный, чем нейлон. Перед разрушением он выдерживает большие нагрузки, что является самым прочным материалом. Шелк паука также проводит тепло и, как известно, обладает антибиотическими свойствами.

Все пауки производят шелк

Все пауки производят шелк из от самого крошечного паука-прыгуна до самого большого птицееда. У паука на конце брюшка есть особые структуры, называемые прядильниками. Вы, наверное, видели, как паук плетет паутину или спускается по шелковой нити. Паук своими задними лапами вытаскивает нить шелка из своих прядильных узлов, понемногу.

Паучий шелк сделан из белка

Но что такое паучий шелк? Паучий шелк — это белковое волокно, вырабатываемое железой в брюшной полости паука. Железа хранит протеин шелка в жидкой форме, что не особенно полезно для построения таких структур, как паутина. Когда пауку нужен шелк, сжиженный белок проходит через канал, где его принимают кислотную ванну. По мере того, как pH протеина шелка понижается (поскольку он подкисляется), он меняет структуру. Движение вытягивания шелка из фильер создает напряжение в веществе, которое помогает ему затвердеть в твердое тело по мере его выхода.

Структурно шелк состоит из слоев аморфных и кристаллических белков. Более твердые кристаллы протеина придают шелку прочность, а более мягкий бесформенный протеин обеспечивает эластичность. Белок — это встречающийся в природе полимер (в данном случае цепочка аминокислот). Паутинный шелк, кератин и коллаген состоят из белка.

Пауки часто перерабатывают ценные шелковые белки, поедая свои паутины. Ученые пометили белки шелка с помощью радиоактивных маркеров и исследовали новый шелк, чтобы определить, насколько эффективно пауки перерабатывают шелк. Примечательно, что они обнаружили, что пауки могут потреблять и повторно использовать протеины шелка за 30 минут. Это потрясающая система переработки!

Этот универсальный материал может иметь неограниченное применение, но сбор паучьего шелка в больших масштабах не очень практичен. Производство синтетического материала со свойствами паучьего шелка долгое время было Святым Граалем научных исследований.

8 способов использования шелка пауками

Ученые веками изучали паучий шелк и довольно много узнали о том, как паучий шелк сделано и используется. Некоторые пауки могут производить 6 или 7 видов шелка, используя разные шелковые железы. Когда паук плетет шелковую нить, он может комбинировать эти различные виды шелка для производства специализированных волокон для различных целей. Иногда пауку нужна более липкая шелковая нить, а иногда — более прочная..

Как вы можете себе представить, пауки хорошо используют свои навыки производства шелка. Когда мы думаем о пауках, прядущих шелк, мы обычно думаем о том, что они плетут паутину. Но пауки используют шелк для многих целей.

1. Пауки используют шелк для ловли добычи

Самое известное использование пауками шелка — это создание паутины, которую они используют, чтобы заманить добычу в ловушку. Некоторые пауки, например ткачи сфер, создают круговую паутину из липких нитей, чтобы поймать летающих насекомых. Кошельки веб-пауков используют новаторский дизайн. Они прядут вертикальную шелковую трубку и прячутся внутри нее. Когда насекомое попадает на внешнюю часть трубки, паук-кошелек разрезает шелк и затягивает насекомое внутрь. У большинства пауков, плетущих паутину, плохое зрение, поэтому они чувствуют добычу в паутине, чувствуя вибрации, перемещающиеся по шелковым прядям. Недавнее исследование показало, что паучий шелк может вибрировать в широком диапазоне частот, позволяя пауку ощущать движения «всего лишь в сотню нанометров — 1/1000 ширины человеческого волоса».

Но это не единственный способ, которым пауки ловят еду из шелка. Паук-болас, например, плетет своего рода леску из шелка — длинную нить с липким шариком на конце. Когда мимо проходит насекомое, паук-болас бросает леску в жертву и тянет добычу. Пауки, забрасывающие сети, плетут небольшую паутину, имеющую форму крошечной сети, и держат ее между ног. Когда насекомое приближается, паук бросает свою шелковую сеть и ловит добычу.

2. Пауки используют шелк для покорения добычи

Некоторые пауки, например пауки-паутинки, используют шелк, чтобы полностью подчинить свою добычу. Вы когда-нибудь наблюдали, как паук хватает муху или моль и быстро заворачивает ее в шелк, как мумию? У пауков-пауков есть специальные щетинки на ногах, которые позволяют им плотно наматывать липкий шелк на борющееся насекомое.

3. Пауки используют шелк для путешествий

Каждый, кто читал Паутину Шарлотты в детстве, будет знаком с этим пауком. поведение, известное как раздувание. Молодые пауки (так называемые пауки) рассеиваются вскоре после выхода из своего яичного мешка. У некоторых видов паучок забирается на открытую поверхность, поднимает брюшко и бросает шелковую нить по ветру. Когда поток воздуха притягивает шелковую нить, паучок поднимается в воздух и может переноситься на несколько миль.

4. Пауки используют шелк, чтобы не упасть.

Кого не испугал паук, внезапно спустившийся на шелковой нити? Пауки обычно оставляют за собой шелковый след, известный как драглайн, когда исследуют местность. Шелковая страховочная леска помогает пауку не упасть, если его не остановить. Пауки также используют драглайн для контролируемого спуска. Если паук столкнется с проблемой внизу, он может быстро подняться по линии до безопасного места.

5. Пауки используют шелк, чтобы не заблудиться.

Пауки также могут использовать драглайн, чтобы найти дорогу домой. Если паук забредает слишком далеко от убежища или норы, он может вернуться к своему дому по шелковой линии.

6. Пауки используют шелк, чтобы укрыться.

Многие пауки используют шелк, чтобы построить или укрепить убежище или убежище. И птицееды, и пауки-волки роют норы в земле и выстилают свои дома шелком. Некоторые пауки, строящие паутину, строят специальные убежища внутри своей паутины или рядом с ней. Например, пауки-воронки-ткачи прядут конусообразное отступление на одной стороне своей паутины, где они могут оставаться скрытыми как от добычи, так и от хищников.

7. Пауки используют шелк для спаривания

Перед спариванием самец паука должен подготовить свою сперму. Пауки-самцы прядут шелк и строят небольшие сети из сперматозоидов специально для этой цели. Он переносит сперму из своего генитального отверстия в специальную сеть, а затем собирает сперму своими педипальпами. Благодаря тому, что его сперма надежно хранится в его педипальпах, он может искать восприимчивую женщину.

8. Пауки используют шелк для защиты своего потомства.

Самки пауков производят особенно прочный шелк для создания яичных мешочков. Затем она откладывает яйца в мешочек, где они будут защищены от погоды и потенциальных хищников, поскольку они развиваются и вылупляются крошечными паучками. Большинство пауков-матерей прикрепляют мешочек для яиц к поверхности, часто около своей паутины. Пауки-волки не рискуют и носят с собой мешочек с яйцами, пока не появится потомство.

Источники:

  • Введение Боррора и Делонга в изучение насекомых , 7-е издание, Чарльз А. . Триплхорн и Норман Ф. Джонсон.
  • Энциклопедия энтомологии , 2-е издание, под редакцией Джона Л. Капинеры.
  • Ученые АГУ разгадывают тайны паучьего шелка, Университет штата Аризона, 27 января 2013 г.
  • Инженер штата Айова обнаружил, что шелк паука проводит тепло, а также металлы, Университет штата Айова, 5 марта 2012 г.
  • Снижение pH регулирует производство шелка пауков, Шведский университет сельскохозяйственных наук, 12 мая 2010 г.
  • Стэнфордский исследователь проливает новый свет на тайны паучьего шелка, Стэнфордский университет, 4 февраля 2013 г.
  • Правило ошибок! Введение в мир насекомых , авторы Уитни Крэншоу и Ричард Редак.
  • Spiders, сайт Смитсоновского национального музея естественной истории.
  • Пауки слушают свои сети , Кэрри Арнольд, веб-сайт National Geographic, 5 июня 2014 г.
  • Net-Casting Spiders, веб-сайт Австралийского музея.
  • Purseweb Spiders, веб-сайт энтомологии Университета Кентукки.
Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий