Паутина , паутина , паутина или паутина (от архаичного слова coppe , означающего « паук ») [1] — это структура, создаваемая пауком из белкового паучьего шелка, выдавливаемого из его прядильных органов , обычно предназначенная для ловли добычи .
Паутина существует уже не менее 100 миллионов лет, о чем свидетельствует редкая находка янтаря раннего мелового периода из Сассекса , на юге Англии . [2] Многие пауки строят сети специально для того, чтобы ловить насекомых и есть их. Однако не все пауки ловят свою добычу в сети, а некоторые вообще не строят сетей. Термин «паутина» обычно используется для обозначения сети, которая, по-видимому, все еще используется (т. е. чистая), тогда как «паутина» относится к, казалось бы, заброшенной (т. е. пыльной) сети. [3] Однако слово «паутина» также используется биологами для описания запутанной трехмерной сети [4] некоторых пауков семейства Theridiidae . Хотя это большое семейство известно как пауки-пауки , на самом деле у них огромный диапазон архитектур сетей; другие названия для этого семейства пауков включают пауков-путаников и пауков-гребенчатых . [ требуется ссылка ]
Когда пауки переместились из воды на сушу в раннем девонском периоде, они начали делать шелк для защиты своих тел и яиц. У большинства пауков есть придатки, называемые прядильными органами. Это органы, которые производят шелк, с помощью которого пауки плетут паутину (хотя некоторые используют шелк, чтобы поймать свою добычу другими способами). [3] [5] Пауки постепенно начали использовать шелк для охоты, сначала в качестве направляющих линий и сигнальных линий, затем в качестве наземных или кустарных сетей, и, в конечном итоге, в качестве воздушных сетей, которые известны сегодня. [6]
Пауки производят шелк из своих прядильных желез , расположенных на кончике их брюшка . Каждая железа производит нить для определенной цели — например, тянущуюся линию безопасности, липкий шелк для ловли добычи или тонкий шелк для ее обертывания. Пауки используют разные типы желез для производства разных видов шелка, и некоторые пауки способны производить до восьми различных видов шелка в течение своей жизни. [7]
У большинства пауков есть три пары прядильных органов, каждая из которых выполняет свою функцию. Есть также пауки, у которых всего одна пара, а есть и такие, у которых их может быть до четырех.
Паутина позволяет пауку ловить добычу, не тратя энергию на ее падение, что делает ее эффективным методом сбора пищи. Волосы и когти на лапках пауков позволяют им цепляться за свою паутину. Масла на их телах не дают им прилипать к собственной паутине. Однако эта экономия энергии несколько компенсируется тем фактом, что создание паутины само по себе энергетически затратно из-за большого количества белка, необходимого в виде шелка. Кроме того, со временем шелк теряет свою липкость и, таким образом, становится неэффективным для захвата добычи. Пауки обычно ежедневно поедают свою собственную паутину, чтобы возместить часть энергии, используемой для прядения. Таким образом, посредством приема пищи и пищеварения белки шелка перерабатываются. Из-за невероятной прочности паучьего шелка ученые в настоящее время изучают его в надежде создать сверхпрочный материал с такими же свойствами.
В дикой природе встречается несколько типов паутины, и многие пауки классифицируются по плетущейся ими паутине. Различные типы паутины включают:
В конструкции паутины может использоваться несколько различных типов шелка , включая « липкий » и «пушистый» захватный шелк, в зависимости от типа паука. Паутина может быть в вертикальной плоскости (большинство круговых паутин), горизонтальной плоскости (листовые паутины) или под любым углом между ними. Предполагается, что эти типы воздушных сетей эволюционировали одновременно с эволюцией крылатых насекомых. Поскольку насекомые являются основной добычей пауков, вполне вероятно, что они будут оказывать сильное селективное воздействие на пищедобывающее поведение пауков. [3] [9] Наиболее часто встречающиеся в семействах листовых пауков, некоторые сети будут иметь свободные, нерегулярные спутывания шелка над собой. Эти запутанные полосы препятствий служат для дезориентации и сбивания летающих насекомых, делая их более уязвимыми для попадания в ловушку на паутине ниже. Они также могут помочь защитить паука от хищников, таких как птицы и осы . [10] Сообщается, что несколько особей Nephila pilipes могут совместно создавать единую паутину для противодействия хищничеству птиц со всех сторон. [11]
Большинство ткачей-кругопрядов плетут сети в вертикальной плоскости, хотя есть и исключения, такие как Uloborus diversus , который плетет горизонтальную сеть. [12] В процессе плетения сети-кругопряда паук использует собственное тело для измерений. Существуют различия в конструкции сетей среди пауков-кругопрядов, в частности, вид Zygiella x-notata известен своей характерной сетью с отсутствующим сектором, пересеченной одной сигнальной нитью. [13]
Многие сети охватывают промежутки между объектами, которые паук не может пересечь ползком. Это делается путем создания сначала тонкой клейкой нити, которая дрейфует на слабом ветерке через щель. Когда она прилипает к поверхности на дальнем конце, паук чувствует изменение вибрации. Паук наматывает и затягивает первую нить, затем осторожно идет по ней и укрепляет ее второй нитью. Этот процесс повторяется до тех пор, пока нить не станет достаточно прочной, чтобы выдержать остальную часть паутины. [14]
После укрепления первой нити паук продолжает плести Y-образную сеть. Теперь построены первые три радиала паутины. Добавляются еще радиалы, при этом расстояние между каждым радиалом и следующим достаточно мало для пересечения. Это означает, что количество радиалов в паутине напрямую зависит от размера паука плюс размер паутины. Обычно паутина примерно в 20 раз больше паука, который ее строит. [15]
После завершения радиальных линий паук укрепляет центр паутины примерно пятью кольцевыми нитями. Он делает спираль из нелипких, широко расположенных нитей, чтобы иметь возможность легко перемещаться по своей собственной паутине во время строительства, работая изнутри наружу. Затем, начиная снаружи и двигаясь внутрь, паук методично заменяет эту спираль на более близко расположенную, сделанную из клейких нитей. Он использует начальные радиальные линии, а также нелипкие спирали в качестве направляющих линий. Пространства между каждой спиралью и следующей прямо пропорциональны расстоянию от кончика его задних ног до его прядильных органов. Это один из способов, которым паук использует свое собственное тело в качестве измерительного/дистанционного устройства. Пока формируются липкие спирали, нелипкие спирали удаляются, поскольку в них больше нет необходимости.
После того, как паук закончил плести свою паутину, он отгрызает три центральные спиральные нити, затем сидит и ждет, обычно головой вниз. [16] Если паутина рвется без каких-либо структурных повреждений во время строительства, паук не предпринимает никаких первоначальных попыток исправить проблему.
Паук, сплетя свою паутину, затем ждет на паутине или около нее, пока животное-жертва не попадет в ловушку. Паук чувствует удар и борьбу животного-жертвы по вибрациям, передаваемым через паутину. Паук, расположенный в середине паутины, делает добычу хорошо заметной для птиц и других хищников, даже без паутинных украшений ; многие охотящиеся днем прядильщики круговой паутины снижают этот риск, прячась на краю паутины, поставив одну ногу на сигнальную линию от ступицы, или выглядя несъедобными или неаппетитными.
Пауки обычно не прилипают к собственной паутине, потому что они способны плести как липкие, так и нелипкие виды шелка и осторожны, чтобы перемещаться только по нелипким частям паутины. Однако они не защищены от собственного клея. Некоторые нити паутины липкие, а другие нет. Например, если паук решил подождать вдоль внешних краев своей паутины, он может сплести нелипкую добычу или сигнальную линию к центру паутины, чтобы отслеживать движение паутины. Однако в процессе плетения липких нитей паукам приходится касаться этих липких нитей. Они делают это, не прилипая, используя осторожные движения, густые волоски и нелипкие покрытия на своих лапках, чтобы предотвратить прилипание. [17]
Некоторые пауки используют свои сети для слуха, при этом гигантские сети выполняют функцию расширенных и реконфигурируемых слуховых сенсоров. [18]
Не все используют свои сети для захвата добычи напрямую, вместо этого они нападают из укрытия (например, пауки-ловушки ) или преследуют их в открытом преследовании (например, пауки-волки ). Паук, плетущий сети, уравновешивает два метода бега и плетения паутины в своих привычках питания. Этот паук плетет небольшую сеть, которую прикрепляет к своим передним ногам. Затем он подстерегает потенциальную добычу и, когда такая добыча прибывает, бросается вперед, чтобы обернуть свою жертву сетью, укусить и парализовать ее. Следовательно, этот паук тратит меньше энергии на поимку добычи, чем примитивный охотник, такой как паук-волк. Он также избегает потери энергии на плетение большой круговой паутины.
Многие виды также прядут нити шелка, чтобы поймать ветер, а затем плыть по ветру к новому месту.
Другие умудряются использовать технику сигнальной ловушки паутины, вообще не плетя паутину. Несколько видов пауков, живущих в воде, опираются лапками на поверхность воды примерно так же, как пользователи круговой паутины. Когда насекомое падает в воду и попадает в ловушку поверхностного натяжения , паук может уловить вибрации и выбежать, чтобы схватить добычу.
Паук -ныряльщик и Desis marina , обитающий в приливной зоне, используют свою паутину для улавливания воздуха под водой, где они могут оставаться под водой в течение длительного времени. [19] [20]
Паутинные картины , которые появились в XVI веке в отдаленной долине австрийских Тирольских Альп , были созданы на тканях, состоящих из слоистых и скрученных паутин, натянутых на картон, чтобы получился коврик, и укрепленных путем протирания молоком, разведенным в воде. Затем использовалась небольшая кисть для нанесения акварели на паутину или специальные инструменты для создания гравюр. Менее сотни паутинных картин сохранились до наших дней, большинство из которых хранятся в частных коллекциях. [21]
В традиционной европейской медицине паутину использовали на ранах и порезах, чтобы уменьшить кровотечение и помочь заживлению. [22] Это использование было зафиксировано в Древней Греции и Риме и упоминалось в пьесе Шекспира « Сон в летнюю ночь» . [23] Было показано, что паутина значительно сокращает время заживления ран. Она богата витамином К , который необходим для свертывания крови, и ее большая площадь поверхности, как полагают, также способствует коагуляции. [24] В I веке до нашей эры римская армия использовала паутину в качестве полевых перевязочных материалов , которые также служили фунгицидом . [ 25]
Эффект некоторых препаратов можно измерить, изучив их воздействие на построение паутины. [26]
На северо-востоке Нигерии резонаторы из коровьего рога в традиционных ксилофонах часто имеют отверстия, покрытые паутиной, чтобы создавать жужжащий звук. [27]
Нити паутины использовались в качестве перекрестий или сеток в телескопах. [28]
Развитие технологий массового производства паучьего шелка привело к производству прототипов военной защиты, перевязочных материалов и других медицинских приборов , а также товаров народного потребления . [29] [30] [31]
Паутину можно использовать в качестве одношагового катализатора для создания наночастиц . [32]
Липкость паутины обусловлена каплями клея, взвешенными на шелковых нитях. Пауки-кругопряды, например, Larinioides cornutus , покрывают свои нити гигроскопичным агрегатом. [34] Влагопоглощающие свойства клея используют влажность окружающей среды, чтобы сохранять ловчий шелк мягким и липким. Клеевые шарики многофункциональны, то есть их поведение зависит от того, насколько быстро что-то, касающееся клеевого шарика, пытается отстраниться. На высоких скоростях они функционируют как эластичное твердое тело, напоминающее резину; на более низких скоростях они просто действуют как липкий клей. Это позволяет им удерживать прикрепленные частицы пищи. [35]
Паутина является электропроводящей, что заставляет шелковые нити выпрыгивать наружу, чтобы поймать свою добычу, поскольку летающие насекомые, как правило, приобретают статический заряд, который притягивает шелк. [36]
Нейротоксины были обнаружены в клеевых шариках некоторых паучьих сетей. Предположительно, эти токсины помогают обездвижить добычу, но их функция также может быть антимикробной или защитой от муравьев или других животных, которые воруют из сетей или могут напасть на паука. [37]
Паучий шелк имеет большую прочность на разрыв , чем сталь того же веса , и гораздо большую эластичность . Его микроструктура изучается для потенциального применения в промышленности, включая бронежилеты и искусственные сухожилия . Исследователи использовали генетически модифицированных млекопитающих и бактерии для получения белков, необходимых для изготовления этого материала. [38] [39] [40]
Иногда группа пауков может плести паутину вместе на одной и той же территории.
Массовое наводнение в Пакистане во время муссона 2010 года выгнало пауков выше уровня воды на деревья. В результате деревья покрылись паутиной. [41]
Одна такая паутина, обнаруженная в 2007 году в государственном парке озера Тавакони в Техасе , имела ширину 200 ярдов (180 м). Энтомологи полагают, что это может быть результатом деятельности социальных пауков-пауков или создания пауками сетей, чтобы распространяться друг от друга. Нет единого мнения о том, насколько распространено это явление. [42] [43]
В Бразилии было два случая явления, которое стало известно как «дождь из пауков»; общественные сети, созданные «социальными» пауками, которые покрывают такие широкие промежутки, и нити которых так трудно увидеть, что сотни пауков кажутся парящими в воздухе. Первый произошел в Санту-Антониу-да-Платина , Парана , в 2013 году и касался особей Anelosimus eximius ; [44] второй был зарегистрирован в Эшпириту-Санту-ду-Дораду , Минас-Жерайс , в январе 2019 года и касался особей Parawixia bistriata . [45]
Было замечено, что нахождение на орбите Земли оказывает влияние на структуру паутины в космосе. [46]
Паутина была сплетена на низкой околоземной орбите в 1973 году на борту Skylab с участием двух самок европейских садовых пауков (пауков-крестовиков) по имени Арабелла и Анита в рамках эксперимента в рамках миссии Skylab 3. [47] Целью эксперимента было проверить, будут ли два паука плести паутину в космосе, и если да, то будут ли эти сети такими же, как те, которые пауки производят на Земле. Эксперимент был студенческим проектом Джуди Майлз из Лексингтона, штат Массачусетс . [47]
После запуска 28 июля 1973 года и попадания в Skylab пауки были выпущены астронавтом Оуэном Гэрриотом в коробку, напоминающую оконную раму. [47] Пауки продолжили плести свою паутину, в то время как камера делала фотографии и изучала поведение пауков в условиях невесомости . Обоим паукам потребовалось много времени, чтобы приспособиться к невесомости. Однако через день Арабелла сплела первую паутину в экспериментальной клетке, хотя изначально она была неполной.
Паутина была закончена на следующий день. Членам экипажа было предложено расширить первоначальный протокол. Они кормили и поили пауков, давая им муху. [48] Первая паутина была удалена 13 августа, чтобы позволить пауку построить вторую паутину. Сначала паук не смог построить новую паутину. Когда ему дали больше воды, он построил вторую паутину. На этот раз она была более сложной, чем первая. Оба паука погибли во время миссии, возможно, от обезвоживания . [47]
Когда ученым предоставили возможность изучить паутину, они обнаружили, что космические паутины были тоньше обычных земных паутин, и хотя узоры паутины не были полностью разными, были замечены вариации, и была определенная разница в характеристиках паутины. Кроме того, хотя паутины были тоньше в целом, космическая паутина имела вариации толщины в некоторых местах: некоторые места были немного тоньше, а другие немного толще. Это было необычно, потому что земные паутины, как было замечено, имели равномерную толщину. [49]
Более поздние эксперименты показали, что наличие доступа к источнику света может сориентировать пауков и позволить им строить их обычные асимметричные сети, когда гравитация не является фактором. [50] [51]
Паутина играет важную роль в детском романе 1952 года « Паутина Шарлотты» . Паутина также фигурирует во многих других культурных изображениях пауков . В фильмах, иллюстрациях и других видах изобразительного искусства паутина может использоваться для создания «жуткой» атмосферы или для намека на пренебрежение или течение времени. Искусственные «паутины» являются обычным элементом украшений на Хэллоуин . Паутина — распространенный образ в искусстве татуировки , часто символизирующий длительные периоды времени, проведенного в тюрьме, или используемый просто для заполнения пробелов между другими изображениями.
Некоторые наблюдатели полагают, что на однодолларовой купюре США в правом верхнем углу лицевой стороны ( аверс ) изображен небольшой паук , сидящий на щите, окружающем цифру «1». Это восприятие усиливается сходством фонового изображения переплетающихся тонких линий со стилизованной паутиной. Однако другие наблюдатели полагают, что эта фигура — сова. [52]
Всемирная паутина получила такое название из-за своей запутанной и переплетенной структуры, напоминающей паутину.
Искусственные паутины используются супергероем Человеком-пауком для сдерживания врагов и создания веревок, на которых он может быстро перемещаться между зданиями. Некоторые воплощения персонажа, такие как версия в трилогии фильмов Сэма Рэйми и Человек-паук 2099 , как показано, способны производить органические паутины.
Значительная прочность паутины на разрыв часто преувеличивается в научной фантастике, часто в качестве сюжетного приема, оправдывающего наличие искусственно гигантских пауков. [53] [54]
На плакатах, которые использовали женщины из женского лагеря мира Гринхэм-Коммон , часто изображался символ паутины, призванный символизировать хрупкость, а также стойкость протестующих. [55]
Коран использует хрупкость паутины как притчу , сравнивая ее с верой идолопоклонников . [56]