Шелк Паука - экстраординарный материал. Одна из его особенностей - огромная прочность. Нить шелка толщиной с карандаша способна остановить Боинг 747 летящий на полной скорости. Мы все еще неспособны воспроизвести такой материал, несмотря на все наши технологические достижения. У паука имеются несколько желез, расположенных в животе, которые производят паутинный шелк. Каждая железа производит шелк для специальной цели. Известны семь различных желез. Но разные виды пауков обладают только несколькими из этих желез, а не всеми сразу.

     Железы известные как Glandula Ampulleceae главная и вспомогательная используются для производства шелка нитей для перемещения. Glandula Pyriformes используется для производства нитей для прикрепления. Glandula Aciniformes производит нити для герметизации добычи. Glandula Tubiliformes производит нить для коконов. Glandula Coronatae используется для производства липких нитей.

     Обычно паук имеет три пары прядильных органов (spinners). Но есть пауки только с одной парой или даже с четырьмя парами прядильных органов (spinners). Каждый spinner имеет свою собственную функцию. В spinners имеются маленькие трубы, которые связаны с железами. Число труб варьируется от 2 до 50.000.

Spinners

 

     Человеческий глаз способен обнаруживать объекты с диаметром 25 мкм на расстоянии 10 см. Средний диаметр нити паука кругопряда - около 0.15 мм. Самай тонкая измеренная нить была лишь 0.02 мм. Поэтому мы способны видеть паутину только из-за отражения солнечного света от нити. Но эта тонкая нить способна остановить пчелу, летящую на полной скорости. Эта нить не только очень крепкая, но также и очень упругая. Благодаря этим свойствам шелк паука жестче чем любые другие материалы или металлы, известные нам. Прочность материала измеряется в единицах, называемых dernier. (1 dernier = 1 г на 9000 м) Нить паука имеет прочность между 5 - 8. Это означает, что нить из шелка паука разрушится под собственным весом при ее длине 45 - 72 км. Сопоставимыми материалами являются нейлон и стекло. Сталь имеет прочность приблизительно равную 3.

Фиброин

Растянутый шелк в 1, 5 и 20 раз

     Из чего сделаны нити паутины? Из белка, молекулярной массы 30.000 Dalton, и производится специальными железами. Вне желез он полимеризируется в молекулу, называемую фиброин с молекулярной массой около 300.000 Dalton. До сих пор не ясно, что активизирует процесс полимеризации.

     Почему шелк, сделанный из белка не разлагается грибками и бактериями, подобно всем другим белкам? Мы запасаем белки готовя, консервируя, суша или добавляя кислоту в пищу. В шелке паука имеются три вещества, которые способствуют его долговечности: пиролидин, гидрофосфат калия и нитрат калия. Пиролидин может быть найден в красителях и растительных ядах, он очень гигроскопический (сильно впитывает воду). Это вещество предотвращает нить от засыхания. Пиролидин также в высокой концентрации содержится в клее ловчей сети. Гидрофосфат калия делает нить кислотной и предотвращает грибковый и бактериальный рост. Низкий pH вызывает денатурацию белков (делает их нерастворимыми). Это явление мы может наблюдать в кислом молоке. Нитрат калия предотвращает рост бактерий и грибков.

     Нить паука кругопряда Araneus diadematus очень упругая и может быть растянута на 30 - 40 %, прежде чем оборвется. Сталь может быть растянута только на 8%, а нейлон где-то на 20 %. На фотографии (см. выше) можно видеть что нить паука Stegodyphus sarasinorum, из-за техники переплетения, может быть растянута на длину в 20 раз большую ее первоначальной длины.

     Большинство пауков кругопрядов вновь пускают их сеть в оборот . Плетение сети отнимает много ресурсов паука. Так как они должны возобновить их сеть регулярно, они едят шелк. Только главная нить сети оставляется неповрежденной. Поэтому по утрам они обычно ткут новую сеть.

     Изучая нити, можно выделить две группы Cribellate и E-cribellate пауков.

     Cribellate пауки обьединяют их шелк в wooly структуры. Чтобы делать это, они имеют расческо подобные структуры(calamistrum) на metatarsus или на tarsus четвертых пар ног и орган cribellum производящий дополнительный шелк, расположенного перед прядильными органами spinners, который выступает как открытая чашка. Шелк вытягивается из cribellum, и затем шелк расчёсывается в wooly структурах. Расчесанный шелк состоит из тысяч маленьких нитей, прикрепленных к более толстой. На нитях нет никакого клея, но насекомое застревает своими волосками на их теле в шелке. Более толстые нити в паутине предотвращают шелк от разрывания, не давая насекомому выбраться.

Cribellum of Aumaurobius similis	Четвертая нога cribellate паука

 

Cribellate паук

E-cribellate паук

     Шелк паука используется для нескольких целей. Поленизийские рыбаки используют нить золотого паука кругопряда(Nephila) как леску. В New-Hebrides сети паука использовались, чтобы делать сети для транспортирования наконечников стрел, табака и высушенного яда для наконечников стрел. Некоторые племена в Новой Гвинеи использовали сети как шляпы, чтобы защитить головы от дождя.

     В Первой Мировой войне нити Araneus diadematus, Zilla atrica, Argiope aurantia и других пауков кругопрядов использовались как перекрестие в инструментах.

     В 1709 Француз, Bon de Saint-Hilaire, продемонстрировал возможность создания ткани из шелка. Множество коконов были вымыты, высушены и затем была вычесана нить. Было произведено несколько носков и перчаток. Экономическая целесообразность показала , что это не выгодно. Было рассчитано, что для того чтобы произвести один килограмм шелка необходимо 1.3 миллиона коконов паука.

     В Мадагаскаре были предприняты некоторые попытки использовать пауков Nephil для производства шелка. Нити вручную вытаскивали из прядильных органов(spinner) паука. После истощения паука, его отпускали в лес, и брались за следующего. Собранный шелк имел красивый золотой цвет. Этот проект был также запрещен из-за многих проблем. В настоящее время ведутся попытки производить шелк искусственным путем.

Круговая сеть паука Araneus diadematus

     Можно выделить несколько форм и способов применения сети. Плоская сеть, круговая сеть, коконы, сеть в качестве дома, сеть в качестве укрытия. Наиболее известная форма - круговая сеть. Как эта сеть строиться?

Круговая сеть паука Araneus diadematus

     Наиболее трудная часть - строительство первой нити. Это - крепкая горизонтальная нить на которой висит вся остальная часть сети. Как паук соединяет эту нить между двумя точками? Он ведь не умеет лететь. Может он прикрепляет нить в одной точке и спускается вниз на паутине затем забирается на другую точку подтягивает нить и прикрепляет ее ?
Нет все на много проще: паук создает ловчую сеть используя ветер и удачу.

     Ветер легко переносит тонкую нить, а паук делает ее длиннее и длиннее выпуская шелк из прядильных органов (spinners). Если ему повезет то нить зацепиться в другом месте. Когда первая нить проложена удачно, паук тщательно идет по этой нити, усиливая ее второй нитью. И так до тех пор пока первичная нить не будет достаточно прочной. После этого паук вешает нить в форме буквы Y под первичной нитью. Это первые три радиальных луча сети. Остальные лучи строятся с учетом того, что расстояние между ними было достаточно маленькое для того чтобы паук мог спокойно перемещаться между ними. Далее по спирали наносится липкая нить. Когда липкая спиральная нить нанесена сеть готова к использованию. Но таким образом строятся не все сети, существует много разновидностей построения сетей. Сеть на картинках выше имеет в основе перевернутую букву Y, Помимо круговых сетей пауки используют другие конструкции сетей.

     Специфически использует сеть паук Deinopsis. Этот паук строит сеть между своими передними лапами и свешивается головой вниз ожидания насекомое. Затем сеть бросается на жертву и та запутывается в ней. Паук Bolas также имеет специфическую технику ловли. Он и получил свое название за то, что он выбрасывает нить с липким пузырем на конце перед добычей, которую привлекают химические вещества(феромоны).

     Паук Trapdoor скрывается в туннеле, который сверху закрыт дверью.И когда добыча идет по сигнальной нити, дверь открывается и паук хватает ее.

     Помимо плоских, двумерных, круговых сетей пауки семейств Linyphiidae и Theridiidae, к которым принадлежит черная вдова, используют обьемные трехмерные сети. Linyphiidae делает горизонтальную плотную сеть и большое количество пластины из не липких нитей выше нее. Если насекомое врежется в нить, то оно свалится в низ на липкую паутину и прилипнет . Theridiidae строят очень запутанную обьемную сеть, попадая в которую добыча сразу запутывается.

Объемная сеть паука Theridiidae Latrodectus

Сеть воронка funnel weaver паука Agelena

     Funnel weavers строят горизонтальные сети, похожие на коврики, и ждут в туннеле в конце сети насекомых приземлившихся на их сеть.

     Пауки охотники, такие как пауки скакуны (jumping spiders), пауки рыси (the lynx spiders) и пауки волки (wolf spiders), не используют ловчие сети для ловли добычи. Они используют свои глаза и скорость для ловли насекомых. Но они часто используют нить как страховку. При перемещении они выпускают нить. Если они падают после прыжка на жертву паутина помогает вернуться на исходную позицию. Паук волк использует шелк только для создания своих укрытий и мест размножения.

Пространственная сеть паука Frontinella