मकड़ी जाल कैसे बुनती है, मकड़ी का रेशम कहाँ से आता है? वेब के रहस्य.

टिकाऊ सामग्रीदुनिया में यह माना जाता है वेब. इसकी लोच और ताकत ऐसी है कि यदि कम से कम एक पेंसिल जितना मोटा जाल (इसके सभी गुणों को बरकरार रखते हुए) बनाना संभव होता, तो उस पर एक आधुनिक टैंक को आसानी से लटकाना संभव होता।

इसके अलावा, स्पाइडर की कार्य प्रक्रिया को उच्चतम श्रेणी में डिबग किया गया है - आधुनिक औद्योगिक कंपनियां इससे बहुत दूर हैं।

इसके अलावा, मकड़ी "सिर्फ" एक जाल नहीं बनाती है, बल्कि ठीक वही जाल बनाती है जिसकी उसे उस विशेष क्षण में आवश्यकता होती है। स्थान बदलना एक है, खाना पकड़ना दूसरी बात है, अपने लिए घर बनाना तीसरी बात है। मछली पकड़ने का जाल आम तौर पर कई प्रकार के जाल से बनाया जाता है, जो अपनी विशेषताओं में एक दूसरे से भिन्न होते हैं। हालाँकि, "मॉडल" को बदलने के लिए, मकड़ी लेन नहीं बदलती है और अपने कन्वेयर को नहीं रोकती है - वह हमेशा "जानती है" कि उसे किस धागे की ज़रूरत है।

सुप्रसिद्ध क्लासिक, पहिये के आकार का जाल बनाने के लिए, मकड़ी पहले एक "नींव" की तरह कुछ खींचती है - बड़े व्यास के बहुत चिपचिपे और भारी धागे नहीं, फिर उन पर पतले "स्पोक" लगाती है और उसके बाद ही शेष स्थान को इसमें उलझाती है। लगभग अदृश्य, सबसे खतरनाक और चिपकने वाले सर्पिल वाला केंद्र, जो विभिन्न कीड़ों के लिए जाल के रूप में कार्य करता है।

मछुआरे मकड़ी बिल्कुल भी जाल नहीं बुनती। वह अंत में एक चिपचिपी गेंद से एक पतला धागा बनाता है, जिसके बाद वह इस हथियार को साहसपूर्वक लहराता है अलग-अलग पक्ष. साथ ही, इससे वैसी ही सुगंध निकलती है जैसी साथी की तलाश में मादा पतंगों से निकलती है। भोले-भाले पतंगे गंध के लिए झुंड में आते हैं, लेकिन परिणामस्वरूप वे माथे पर चिपचिपी गेंद से टकराते हैं और मकड़ी के लिए रात का खाना बन जाते हैं।

अपने चलने के लिए, मकड़ी एक नरम, मोटा और रोएँदार जाल बनाती है - कौन अपने जाल में फँसना चाहता है? और यदि शिल्पकार अपना निवास स्थान बदलना चाहता है, तो वह एक विशेष पैराशूट वेब छोड़ता है - हवा से पकड़कर, यह अपने मालिक को लंबी दूरी तक ले जा सकता है।

और कुछ और रोचक जानकारीमकड़ियों के बारे में. वैज्ञानिकों ने कुछ साल पहले मेडागास्कर में इसकी खोज की थी नया रूपएक मकड़ी जो 25 मीटर तक लंबा और उचित ताकत और मोटाई का जाल बुनने में सक्षम है (अब तक यह एक विश्व रिकॉर्ड है)। मकड़ी अपना विशाल जाल सामान्य झाड़ियों के बीच नहीं, बल्कि झीलों और नदियों के पार फैलाती है - पानी के ऊपर चक्कर लगाने वाले कीड़ों को पकड़ने के लिए।

और पिछले साल, वैज्ञानिक यह निर्धारित करने में सक्षम थे कि क्रॉस-सेक्शन में मकड़ी का जाला कैसा दिखता है। यह पता चला कि वेब एक प्रोटीन धागा था जो पैनकेक के ढेर जैसा दिखता था। प्रत्येक "पैनकेक" का व्यास 3 नैनोमीटर है, और यह हाइड्रोजन बांड के परिणामस्वरूप अपने पड़ोसी से जुड़ा हुआ है।

मकड़ियाँ पृथ्वी के सबसे पुराने निवासियों में से हैं: पहले अरचिन्ड के निशान 340-450 मिलियन वर्ष पुरानी चट्टानों में पाए गए थे। मकड़ियाँ लगभग 200-300 मिलियन वर्ष पुरानी हैं डायनासोर से भी पुरानाऔर 400 मिलियन से अधिक वर्षों के बाद - पहले स्तनधारी। प्रकृति के पास न केवल मकड़ियों की प्रजातियों (लगभग 60 हजार ज्ञात हैं) की संख्या बढ़ाने के लिए पर्याप्त समय है, बल्कि इन आठ पैरों वाले शिकारियों में से कई को शिकार के एक अद्भुत साधन - एक वेब से लैस करने के लिए भी पर्याप्त समय है। वेब का पैटर्न न केवल विभिन्न प्रजातियों में भिन्न हो सकता है, बल्कि कुछ की उपस्थिति में एक मकड़ी में भी भिन्न हो सकता हैरसायन

, जैसे विस्फोटक या नशीले पदार्थ। वेब पैटर्न पर माइक्रोग्रैविटी के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए मकड़ियों को अंतरिक्ष में भी लॉन्च किया जाने वाला था। हालाँकि, वेब को बनाने वाला पदार्थ सबसे अधिक रहस्य छुपाता है।हमारे बाल, जानवरों के फर और रेशमकीट के धागों की तरह जाल में भी मुख्य रूप से प्रोटीन होता है। लेकिन प्रत्येक मकड़ी के धागे में पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं आपस में इस तरह जुड़ी होती हैं

असामान्य तरीके से

, जिसने लगभग रिकॉर्ड ताकत हासिल की। मकड़ी द्वारा निर्मित एक धागा समान व्यास के स्टील के तार जितना मजबूत होता है। मकड़ी के जाले से बनी एक रस्सी, जो केवल एक पेंसिल जितनी मोटी होती है, एक बुलडोजर, एक टैंक और यहां तक ​​कि बोइंग 747 जैसे शक्तिशाली एयरबस को भी अपनी जगह पर रख सकती है। लेकिन स्टील का घनत्व मकड़ी के जाले से छह गुना अधिक होता है।

इससे पता चलता है कि रेशम के धागों की ताकत कितनी अधिक होती है। एक उत्कृष्ट उदाहरण 1881 में एरिजोना के एक डॉक्टर द्वारा किया गया अवलोकन है। इस डॉक्टर के सामने, एक गोलीबारी हुई जिसमें एक शूटर मारा गया। दो गोलियां सीने में लगीं और आर-पार हो गईं। उसी समय, प्रत्येक घाव के पीछे से रेशम के रूमाल के टुकड़े चिपक गए। गोलियाँ कपड़ों, मांसपेशियों और हड्डियों को पार कर गईं, लेकिन उनके रास्ते में आने वाले रेशम को फाड़ने में असमर्थ थीं। ऐसा क्यों है कि प्रौद्योगिकी में स्टील संरचनाओं का उपयोग किया जाता है, न कि हल्के और अधिक लोचदार संरचनाओं का - जो मकड़ी के जाले जैसी सामग्री से बनी होती हैं? रेशम पैराशूट को उसी सामग्री से क्यों नहीं बदला जाता? उत्तर सरल है: उस प्रकार की सामग्री बनाने का प्रयास करें जिसे मकड़ियाँ प्रतिदिन आसानी से उत्पन्न करती हैं - यह काम नहीं करेगी!दुनिया लंबे समय से आठ पैरों वाले बुनकरों के जाल की रासायनिक संरचना का अध्ययन कर रही है, और आज इसकी संरचना की तस्वीर कमोबेश पूरी तरह से सामने आ गई है। वेब स्ट्रैंड में फ़ाइब्रोइन नामक प्रोटीन का एक आंतरिक कोर होता है, और इस कोर के चारों ओर ग्लाइकोप्रोटीन नैनोफाइबर की संकेंद्रित परतें होती हैं। फ़ाइब्रोइन वेब के द्रव्यमान का लगभग 2/3 हिस्सा बनाता है (साथ ही, वैसे, प्राकृतिक रेशम फाइबर)। यह एक चिपचिपा, सिरप जैसा तरल पदार्थ है जो हवा में पोलीमराइज़ और कठोर हो जाता है।

ग्लाइकोप्रोटीन फाइबर, जिसका व्यास केवल कुछ नैनोमीटर हो सकता है, फ़ाइब्रोइन धागे की धुरी के समानांतर स्थित हो सकते हैं या धागे के चारों ओर सर्पिल बना सकते हैं। ग्लाइकोप्रोटीन जटिल प्रोटीन होते हैं जिनमें कार्बोहाइड्रेट होते हैं और होते हैं आणविक वजन 15,000 से 1,000,000 एमू तक - न केवल मकड़ियों में, बल्कि जानवरों, पौधों और सूक्ष्मजीवों के सभी ऊतकों (रक्त प्लाज्मा के कुछ प्रोटीन, मांसपेशी ऊतक, कोशिका झिल्ली, आदि) में भी मौजूद होते हैं।

एक वेब के निर्माण के दौरान, ग्लाइकोप्रोटीन फाइबर हाइड्रोजन बांड के साथ-साथ सीओ और एनएच समूहों के बीच के बंधन के कारण एक दूसरे से जुड़े होते हैं, और बांड का एक महत्वपूर्ण अनुपात अरचिन्ड की अरचनोइड ग्रंथियों में बनता है। ग्लाइकोप्रोटीन अणु छड़ के आकार के टुकड़ों के साथ तरल क्रिस्टल बना सकते हैं जो एक दूसरे के समानांतर होते हैं, जो संरचना को ताकत देता है ठोसतरल की तरह बहने की क्षमता बनाए रखते हुए।

वेब के मुख्य घटक सबसे सरल अमीनो एसिड हैं: ग्लाइसीन एच 2 एनसीएच 2 सीओओएच और एलानिन सीएच 3 सीएचएनएच 2 सीओओएच। वेब में अकार्बनिक पदार्थ भी होते हैं - पोटेशियम हाइड्रोजन फॉस्फेट और पोटेशियम नाइट्रेट। उनके कार्य वेब को कवक और बैक्टीरिया से बचाने के लिए कम हो जाते हैं और, संभवतः, ग्रंथियों में धागे के गठन के लिए स्थितियां बनाते हैं।

वेब की एक विशिष्ट विशेषता इसकी पर्यावरण मित्रता है। इसमें ऐसे पदार्थ होते हैं जो प्राकृतिक वातावरण द्वारा आसानी से अवशोषित हो जाते हैं और इस पर्यावरण को नुकसान नहीं पहुंचाते हैं। इस संबंध में, वेब का मानव हाथों द्वारा निर्मित कोई एनालॉग नहीं है।

एक मकड़ी विभिन्न संरचना और गुणों के सात धागों का स्राव कर सकती है: कुछ "जाल पकड़ने के लिए", दूसरे अपनी गति के लिए, अन्य संकेत देने के लिए, आदि। इनमें से लगभग सभी धागे पाए जा सकते हैं व्यापक अनुप्रयोगउद्योग और रोजमर्रा की जिंदगी में, यदि उनका व्यापक उत्पादन स्थापित करना संभव होता। हालाँकि, रेशम के कीड़ों की तरह मकड़ियों को "वश में करना" या अद्वितीय मकड़ी फार्मों को व्यवस्थित करना शायद ही संभव है: मकड़ियों की आक्रामक आदतें और उनके चरित्र में व्यक्तिगत-खेती के लक्षण ऐसा करने की अनुमति देने की संभावना नहीं है। और केवल 1 मीटर वेब फैब्रिक का उत्पादन करने के लिए 400 से अधिक मकड़ियों के "कार्य" की आवश्यकता होती है।

क्या मकड़ियों के शरीर में होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं को पुन: उत्पन्न करना और प्राकृतिक सामग्री की नकल करना संभव है? वैज्ञानिकों और इंजीनियरों ने बहुत पहले ही केवलर - एरामिड फाइबर की तकनीक विकसित कर ली है:

में प्राप्त हुआ औद्योगिक पैमानेऔर गुणों में वेब के समान है। केवलर फाइबर मकड़ी के जाले की तुलना में पांच गुना कमजोर होते हैं, लेकिन फिर भी इतने मजबूत होते हैं कि उनका उपयोग हल्के बुलेटप्रूफ जैकेट, कठोर टोपी, दस्ताने, रस्सी आदि बनाने के लिए किया जाता है। लेकिन केवलर का उत्पादन गर्म सल्फ्यूरिक एसिड समाधान में किया जाता है, जबकि मकड़ियों को नियमित तापमान की आवश्यकता होती है। रसायनज्ञ अभी तक नहीं जानते कि ऐसी स्थितियों से कैसे निपटा जाए।

हालाँकि, जैव रसायनज्ञ सामग्री विज्ञान समस्या को हल करने के करीब आ गए हैं। सबसे पहले, मकड़ी के जीन की पहचान की गई और उन्हें समझा गया, जो एक या किसी अन्य संरचना के धागों के निर्माण की प्रोग्रामिंग करते थे। आज यह बात मकड़ियों की 14 प्रजातियों पर लागू होती है। फिर कई अनुसंधान केंद्रों (प्रत्येक समूह स्वतंत्र रूप से) के अमेरिकी विशेषज्ञों ने समाधान में आवश्यक प्रोटीन प्राप्त करने की कोशिश करते हुए, इन जीनों को बैक्टीरिया में पेश किया।

कनाडाई जैव प्रौद्योगिकी कंपनी नेक्सिया के वैज्ञानिकों ने ऐसे जीन को चूहों में पेश किया, फिर बकरियों में बदल दिया, और बकरियां उसी प्रोटीन के साथ दूध का उत्पादन करने लगीं जो वेब का धागा बनाती हैं। 1999 की गर्मियों में, दो अफ्रीकी पिग्मी हिरन, पीटर और वेबस्टर, को आनुवंशिक रूप से ऐसी बकरियाँ पैदा करने के लिए प्रोग्राम किया गया था जिनके दूध में यह प्रोटीन होता था। यह नस्ल अच्छी है क्योंकि संतान तीन महीने की उम्र में वयस्क हो जाती है। कंपनी अभी भी दूध से धागे बनाने के बारे में चुप है, लेकिन उसने पहले ही अपने द्वारा बनाई गई नई सामग्री का नाम पंजीकृत कर लिया है - "बायोस्टील"। "बायोस्टील" के गुणों पर एक लेख "साइंस" ("साइंस", 2002, खंड 295, पृष्ठ 427) पत्रिका में प्रकाशित हुआ था।

गैटर्सलेबेन के जर्मन विशेषज्ञों ने एक अलग रास्ता अपनाया: उन्होंने पौधों - आलू और तंबाकू में मकड़ी जैसे जीन पेश किए। वे आलू के कंदों और तंबाकू के पत्तों में 2% तक घुलनशील प्रोटीन प्राप्त करने में कामयाब रहे, जिसमें मुख्य रूप से स्पाइडरोइन (मकड़ियों का मुख्य फ़ाइब्रोइन) शामिल था। यह उम्मीद की जाती है कि जब उत्पादित स्पाइडरोइन की मात्रा महत्वपूर्ण हो जाएगी, तो इसका उपयोग सबसे पहले चिकित्सा पट्टियाँ बनाने के लिए किया जाएगा।

आनुवंशिक रूप से संशोधित बकरियों से प्राप्त दूध को स्वाद में प्राकृतिक दूध से अलग करना मुश्किल है। आनुवंशिक रूप से संशोधित आलू नियमित आलू के समान होते हैं: सिद्धांत रूप में, उन्हें उबालकर और तला भी जा सकता है।

भौतिक और गणितीय विज्ञान के उम्मीदवार ई. लोज़ोव्स्काया

विज्ञान और जीवन // चित्रण

पकड़ने वाले सर्पिल के धागे को कवर करने वाला चिपकने वाला पदार्थ मनके की बूंदों के रूप में पूरे वेब पर समान रूप से वितरित होता है। चित्र उस स्थान को दर्शाता है जहां कैचर सर्पिल के दो टुकड़े त्रिज्या से जुड़े हुए हैं।

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क्रॉस स्पाइडर द्वारा पकड़ने वाला जाल बनाने का प्रारंभिक चरण।

लॉगरिदमिक सर्पिल लगभग सहायक सर्पिल धागे के आकार का वर्णन करता है जो मकड़ी एक पहिया के आकार का पकड़ने वाला जाल बनाते समय बिछाती है।

आर्किमिडीज़ सर्पिल चिपकने वाले फँसाने वाले धागे के आकार का वर्णन करता है।

ज़िगज़ैग धागे जीनस आर्गीओप की मकड़ियों के जाले की विशेषताओं में से एक हैं।

रेशम के रेशे के क्रिस्टलीय क्षेत्रों में आकृति में दिखाए गए के समान एक मुड़ी हुई संरचना होती है। व्यक्तिगत शृंखलाएँ हाइड्रोजन बांड द्वारा जुड़ी हुई हैं।

युवा क्रॉस मकड़ियाँ जो अभी-अभी अपने वेब कोकून से निकली हैं।

डिनोपिडे स्पिनोसा परिवार की मकड़ियाँ अपने पैरों के बीच एक जाल बुनती हैं और फिर उसे अपने शिकार के ऊपर फेंक देती हैं।

क्रॉस स्पाइडर (एरेनस डायडेमेटस) बड़े, पहिए के आकार के जाल बुनने की क्षमता के लिए जाना जाता है।

कुछ प्रकार की मकड़ियाँ गोल जाल में एक लंबी "सीढ़ी" भी लगाती हैं, जिससे शिकार की दक्षता काफी बढ़ जाती है।

विज्ञान और जीवन // चित्रण

मकड़ी की नलिकाएं, जिनसे मकड़ी के रेशम के धागे निकलते हैं, माइक्रोस्कोप के नीचे ऐसी दिखती हैं।

मकड़ियाँ भले ही सबसे आकर्षक जीव न हों, लेकिन उनकी रचना, जाल, आश्चर्य से कम नहीं है। याद रखें कि कैसे झाड़ी की शाखाओं के बीच या लंबी घास के बीच धूप में चमकते बेहतरीन धागों की ज्यामितीय नियमितता आंख को मोहित कर लेती है।

मकड़ियाँ हमारे ग्रह के सबसे पुराने निवासियों में से एक हैं, जो 200 मिलियन वर्ष से भी पहले भूमि पर बसी थीं। प्रकृति में मकड़ियों की लगभग 35 हजार प्रजातियाँ हैं। ये आठ पैरों वाले जीव, जो हर जगह रहते हैं, रंग और आकार में अंतर के बावजूद, हमेशा और हर जगह पहचाने जाते हैं। लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात यह है विशिष्ट विशेषता- उत्पादन करने की क्षमता है मकड़ी रेशम, ताकत में बेजोड़ प्राकृतिक फाइबर।

मकड़ियाँ विभिन्न उद्देश्यों के लिए जाले का उपयोग करती हैं। वे इससे अंडे के लिए कोकून बनाते हैं, सर्दियों के लिए आश्रय बनाते हैं, कूदते समय इसे "सुरक्षा रस्सी" के रूप में उपयोग करते हैं, जटिल जाल बुनते हैं और पकड़े गए शिकार को लपेटते हैं। संभोग के लिए तैयार मादा फेरोमोन से चिह्नित एक वेब धागा बनाती है, जिसकी बदौलत नर, धागे के साथ चलते हुए, आसानी से एक साथी ढूंढ लेता है। कुछ प्रजातियों की युवा मकड़ियाँ हवा द्वारा खींचे गए लंबे धागों पर पैतृक घोंसले से उड़ जाती हैं।

मकड़ियाँ मुख्यतः कीड़ों को खाती हैं। भोजन प्राप्त करने के लिए वे जिन शिकार उपकरणों का उपयोग करते हैं वे विभिन्न आकार और प्रकारों में आते हैं। कुछ मकड़ियाँ बस अपने आश्रय के पास कई सिग्नल धागे फैलाती हैं और, जैसे ही कोई कीट धागे को छूता है, वे घात लगाकर उस पर हमला कर देते हैं। अन्य लोग एक प्रकार के लासो की तरह, अंत में एक चिपचिपी बूंद के साथ एक धागा आगे की ओर फेंकते हैं। लेकिन मकड़ियों की डिज़ाइन गतिविधि का शिखर अभी भी क्षैतिज या लंबवत रूप से स्थित गोल पहिया के आकार का जाल है।

पहिए के आकार का जाल बनाने के लिए, क्रॉस स्पाइडर, जो हमारे जंगलों और बगीचों का एक आम निवासी है, एक काफी लंबा, मजबूत धागा तैयार करता है। हवा का झोंका या बढ़ता वायु प्रवाह धागे को ऊपर की ओर उठाता है, और, यदि जाल बनाने के लिए जगह अच्छी तरह से चुनी गई है, तो यह निकटतम शाखा या अन्य समर्थन से चिपक जाता है। मकड़ी अंत को सुरक्षित करने के लिए इसके साथ रेंगती है, कभी-कभी ताकत के लिए एक और धागा बिछाती है। फिर वह एक स्वतंत्र रूप से लटकते धागे को छोड़ता है और उसके मध्य में एक तिहाई जोड़ता है, ताकि एक वाई-आकार की संरचना प्राप्त हो - पचास से अधिक में से पहली तीन त्रिज्याएँ। जब रेडियल धागे और फ्रेम तैयार हो जाते हैं, तो मकड़ी केंद्र में लौट आती है और एक अस्थायी सहायक सर्पिल - "मचान" जैसा कुछ बनाना शुरू कर देती है। सहायक सर्पिल संरचना को एक साथ रखता है और एक आकर्षक सर्पिल का निर्माण करते समय मकड़ी के लिए पथ के रूप में कार्य करता है। रेडी सहित नेट का पूरा मुख्य फ्रेम गैर-चिपकने वाले धागे से बना है, लेकिन कैचर सर्पिल के लिए, चिपकने वाले पदार्थ से लेपित एक डबल धागे का उपयोग किया जाता है।

आश्चर्य की बात यह है कि इन दोनों सर्पिलों में अलग-अलग ज्यामितीय आकार हैं। अस्थायी सर्पिल में अपेक्षाकृत कम मोड़ होते हैं, और प्रत्येक मोड़ के साथ उनके बीच की दूरी बढ़ती है। ऐसा इसलिए होता है, क्योंकि इसे बिछाते समय मकड़ी त्रिज्या के समान कोण पर चलती है। परिणामी टूटी हुई रेखा का आकार तथाकथित लघुगणकीय सर्पिल के करीब है।

चिपचिपा फँसाने वाला सर्पिल एक अलग सिद्धांत के अनुसार बनाया गया है। मकड़ी किनारे से शुरू होती है और केंद्र की ओर बढ़ती है, मोड़ों के बीच समान दूरी रखते हुए, एक आर्किमिडीज़ सर्पिल बनाती है। साथ ही, यह सहायक सर्पिल के धागों को काट देता है।

मकड़ी का रेशम मकड़ी के पेट के पीछे स्थित विशेष ग्रंथियों द्वारा निर्मित होता है। कम से कम सात प्रकार की अरचनोइड ग्रंथियाँ ज्ञात हैं, जो विभिन्न तंतुओं का निर्माण करती हैं, लेकिन उनमें से कोई भी नहीं ज्ञात प्रजातियाँसातों प्रकार की मकड़ियाँ एक साथ नहीं पाई जातीं। आमतौर पर एक मकड़ी में इन ग्रंथियों के एक से चार जोड़े होते हैं। जाल बुनना कोई त्वरित काम नहीं है, और एक मध्यम आकार का जाल बनाने में लगभग आधा घंटा लगता है। एक अलग प्रकार के वेब (पकड़ने वाले सर्पिल के लिए) के उत्पादन पर स्विच करने के लिए, मकड़ी को एक मिनट की राहत की आवश्यकता होती है। मकड़ियाँ अक्सर बारिश, हवा या कीड़ों से क्षतिग्रस्त हुए बचे हुए जाले को खाकर जाले का पुन: उपयोग करती हैं। उनके शरीर में जाले का पाचन विशेष एंजाइमों की मदद से होता है।

मकड़ी के रेशम की संरचना सैकड़ों लाखों वर्षों के विकास में पूरी तरह से विकसित हुई है। यह प्राकृतिक सामग्री दो अद्भुत गुणों को जोड़ती है - ताकत और लोच। मकड़ी के जाले से बना जाल पूरी गति से उड़ने वाले कीट को रोक सकता है। जिस धागे से मकड़ियाँ अपने शिकार के जाल का आधार बुनती हैं वह मानव बाल से भी पतला होता है, और इसकी विशिष्ट (अर्थात प्रति इकाई द्रव्यमान की गणना) तन्य शक्ति स्टील की तुलना में अधिक होती है। यदि आप मकड़ी के धागे की तुलना समान व्यास के स्टील के तार से करते हैं, तो वे लगभग समान वजन का समर्थन करेंगे। लेकिन मकड़ी का रेशम छह गुना हल्का यानी छह गुना मजबूत होता है।

मानव बाल, भेड़ के ऊन और रेशमकीट के कोकून से प्राप्त रेशम की तरह, मकड़ी के जाले मुख्य रूप से प्रोटीन से बने होते हैं। अमीनो एसिड संरचना के संदर्भ में, स्पाइडर वेब प्रोटीन - स्पाइडरिन - फाइब्रोइन के अपेक्षाकृत करीब हैं, प्रोटीन जो रेशमकीट कैटरपिलर द्वारा उत्पादित रेशम बनाते हैं। दोनों में असामान्य रूप से उच्च मात्रा में अमीनो एसिड एलानिन (25%) और ग्लाइसिन (लगभग 40%) होते हैं। एलेनिन से समृद्ध प्रोटीन अणुओं के क्षेत्र क्रिस्टलीय क्षेत्रों को घनीभूत रूप से सिलवटों में पैक करते हैं, जो उच्च शक्ति प्रदान करते हैं, और वे क्षेत्र जहां अधिक ग्लाइसिन होता है, एक अधिक अनाकार सामग्री का प्रतिनिधित्व करते हैं जो अच्छी तरह से फैल सकता है और इस तरह धागे को लोच प्रदान करता है।

ऐसा धागा कैसे बनता है? इस प्रश्न का अभी तक कोई पूर्ण एवं स्पष्ट उत्तर नहीं है। ऑर्ब-वीविंग स्पाइडर और नेफिला क्लैविप्स की एम्पुलैड ग्रंथि के उदाहरण का उपयोग करके वेब स्पिनिंग की प्रक्रिया का सबसे विस्तार से अध्ययन किया गया है। एम्पुलैड ग्रंथि, जो सबसे मजबूत रेशम का उत्पादन करती है, में तीन मुख्य भाग होते हैं: एक केंद्रीय थैली, एक बहुत लंबी घुमावदार नहर, और एक आउटलेट के साथ एक ट्यूब। थैली की भीतरी सतह पर कोशिकाओं से छोटी गोलाकार बूंदें निकलती हैं जिनमें दो प्रकार के स्पिड्रोइन प्रोटीन अणु होते हैं। यह चिपचिपा घोल थैली की पूंछ में बहता है, जहां अन्य कोशिकाएं एक अलग प्रकार के प्रोटीन - ग्लाइकोप्रोटीन का स्राव करती हैं। ग्लाइकोप्रोटीन के लिए धन्यवाद, परिणामी फाइबर एक तरल क्रिस्टलीय संरचना प्राप्त करता है। लिक्विड क्रिस्टल इस मायने में उल्लेखनीय हैं कि एक ओर, उनमें उच्च स्तर का क्रम होता है, और दूसरी ओर, वे तरलता बनाए रखते हैं। जैसे ही मोटा द्रव्यमान आउटलेट की ओर बढ़ता है, लंबे प्रोटीन अणु बनने वाले फाइबर की धुरी की दिशा में एक दूसरे के समानांतर उन्मुख और संरेखित होते हैं। इस स्थिति में, उनके बीच अंतर-आणविक हाइड्रोजन बांड बनते हैं।

मानवता ने प्रकृति की कई डिज़ाइन खोजों की नकल की है, लेकिन वेब कताई जैसी जटिल प्रक्रिया को अभी तक पुन: पेश नहीं किया गया है। वैज्ञानिक अब जैव प्रौद्योगिकी तकनीकों का उपयोग करके इस कठिन समस्या को हल करने का प्रयास कर रहे हैं। पहला कदम वेब बनाने वाले प्रोटीन के उत्पादन के लिए जिम्मेदार जीन को अलग करना था। इन जीनों को बैक्टीरिया और यीस्ट की कोशिकाओं में पेश किया गया था (देखें "विज्ञान और जीवन" संख्या 2, 2001)। कनाडाई आनुवंशिकीविद् और भी आगे बढ़ गए हैं - उन्होंने आनुवंशिक रूप से संशोधित बकरियों को पाला है जिनके दूध में घुले हुए मकड़ी के जाले प्रोटीन होते हैं। लेकिन समस्या केवल मकड़ी रेशम प्रोटीन प्राप्त करने में नहीं है, प्राकृतिक कताई प्रक्रिया का अनुकरण करना आवश्यक है। लेकिन वैज्ञानिकों को अभी भी प्रकृति से यह सबक सीखना बाकी है।

निश्चित रूप से आप में से प्रत्येक ने परिष्कृत, नाजुक, रेशमी "रूमाल" पर ध्यान दिया होगा जो मकड़ियों द्वारा पेड़ों और घास पर लटकाए जाते हैं धूप वाली गर्मी. जब चांदी की ओस की बूंदें ओपनवर्क मकड़ी के धागे पर चमकती हैं - तो आप देखते हैं, यह दृश्य अविश्वसनीय रूप से सुंदर और मंत्रमुग्ध कर देने वाला होता है। लेकिन कई सवाल उठते हैं: "जाल कहाँ बनता है और मकड़ी इसका उपयोग कैसे करती है", "यह कहाँ से आता है और इसमें क्या शामिल है"। आज हम यह पता लगाने की कोशिश करेंगे कि यह जानवर अपनी "कढ़ाई" से हर चीज़ को क्यों सजाता है।

एक घंटे तक रुके

कई वैज्ञानिकों ने न केवल संपूर्ण ग्रंथ और घंटे, बल्कि अपने जीवन के वर्ष भी मकड़ियों और उनके जालों को समर्पित किए हैं। जैसा कि फ्रांस के प्रसिद्ध दार्शनिक आंद्रे टिल्किन ने कहा, जाल बुनना एक अद्भुत प्रदर्शन है जिसे आप घंटों-घंटों तक देख सकते हैं। उन्होंने वेब पर पाँच सौ से अधिक पृष्ठों का ग्रंथ लिखा।

जर्मन वैज्ञानिक जी. पीटर्स ने तर्क दिया कि मकड़ियों को घंटों तक देखने से आपको पता ही नहीं चलता कि समय कैसे बीत जाता है। टिलकिन से पहले भी उन्होंने दुनिया को बताया था कि ये लोग कौन थे अद्भुत जीव, जैसे मकड़ी अपना जाल बुनती है, जिसके लिए उसे इसकी आवश्यकता होती है।

निश्चित रूप से, एक से अधिक बार, जब आपने एक पत्ते पर एक छोटी सी मकड़ी को अपना श्रमसाध्य कार्य करते हुए देखा, तो आप रुक गए और देखते रहे। लेकिन हमारे पास हमेशा खूबसूरत छोटी चीज़ों के लिए पर्याप्त समय नहीं होता है, हम हमेशा जल्दी में होते हैं, इसलिए हम रुक नहीं सकते, थोड़ी देर और रुक सकते हैं। यदि यही समय होता, तो हममें से प्रत्येक शायद इस प्रश्न का उत्तर दे सकता था: "जाला कैसा दिखता है, मकड़ी अपने जाल से चिपकती क्यों नहीं?"

आइए एक क्षण रुकें और इसका पता लगाएं। आख़िरकार, प्रश्न वास्तव में दिलचस्प है, और प्रक्रिया आकर्षक है।

कहाँ से आता है?

मकड़ियाँ सबसे प्राचीन जीव हैं, जो दो सौ मिलियन वर्षों से भी अधिक समय से पृथ्वी पर जीवित हैं। उनके वेब के बिना, वे, शायद, मानवता के लिए इतने दिलचस्प नहीं होते। तो मकड़ियों के जाले कहाँ से आते हैं और यह कैसा दिखता है?

वेब विशेष ग्रंथियों की सामग्री है जो कई आर्थ्रोपोड्स (झूठे बिच्छू, मकड़ियों, मकड़ी के कण, आदि) में होती है। तरल सामग्री को बिना फाड़े बढ़ाया जा सकता है। परिणामस्वरूप पतले धागे हवा में बहुत जल्दी सख्त हो जाते हैं।

प्रत्येक मकड़ी के शरीर पर कई विशिष्ट ग्रंथियाँ होती हैं जो जाला बनाने के लिए जिम्मेदार होती हैं। विभिन्न ग्रंथियाँ बनती हैं विभिन्न प्रकारऔर वेब का घनत्व। ये पेट पर बहुत पतली नलिकाओं के रूप में स्थित होते हैं और इन्हें "स्पाइडर वार्ट्स" कहा जाता है। इन्हीं छिद्रों से एक तरल स्राव निकलता है, जो जल्द ही एक खूबसूरत जाल में बदल जाता है।

अपने पंजे की मदद से, मकड़ी जाल को वितरित करती है और उसे "लटका" देती है जहां उसे इसकी आवश्यकता होती है। मकड़ी के अगले पैर सबसे लंबे होते हैं; अग्रणी भूमिका. और अपने पिछले पैरों की मदद से यह तरल की बूंदों को पकड़ लेता है और उन्हें आवश्यक लंबाई तक खींच लेता है।

बचाव के लिए पवन

हवा वेब के सही वितरण में भी योगदान देती है। यदि मकड़ी खुद को रखने के लिए सही जगह चुनती है, उदाहरण के लिए पेड़ों के बीच या पत्तियों में, तो हवा धागों को वहां ले जाने में मदद करती है जहां उन्हें होना चाहिए। यदि आप स्वयं इस प्रश्न का उत्तर देना चाहते हैं कि मकड़ी पेड़ों के बीच जाल कैसे बुनती है, तो इसका उत्तर यहाँ है। हवा उसकी मदद करती है।

जब एक धागा वांछित शाखा को पकड़ता है, तो मकड़ी रेंगती है, आधार की ताकत की जांच करती है और अगले को छोड़ देती है। दूसरा पहले के मध्य से जुड़ा हुआ है इत्यादि।

निर्माण चरण

वेब का आधार बर्फ के टुकड़े या एक बिंदु के समान होता है, जिसके केंद्र से कई किरणें निकलती हैं। ये केंद्रीय सूत्र-किरणें अपनी संरचना में सबसे घनी और मोटी होती हैं। कभी-कभी मकड़ी एक साथ कई धागों से ताना-बाना बनाती है, मानो पहले से ही अपने रास्ते मजबूत कर रही हो।

जब आधार तैयार हो जाता है, तो जानवर "पकड़ने वाले सर्पिल" का निर्माण शुरू कर देता है। वे बिल्कुल अलग प्रकार के वेब से बने हैं। यह तरल पदार्थ चिपचिपा होता है और अच्छे से चिपक जाता है। चिपचिपे जाल से ही आधार पर वृत्तों का निर्माण होता है।

मकड़ी अपना निर्माण बाहरी घेरे से शुरू करती है, धीरे-धीरे केंद्र की ओर बढ़ती है। वह वृत्तों के बीच की दूरी को आश्चर्यजनक रूप से महसूस करता है। बिल्कुल बिना किसी कंपास या विशेष उपकरण के मापने के उपकरण, मकड़ी जाल को सटीकता से वितरित करती है ताकि वृत्तों के बीच की दूरी विशेष रूप से बराबर हो।

यह अपने आप चिपकता क्यों नहीं?

निश्चित रूप से आप सभी जानते हैं कि मकड़ियाँ कैसे शिकार करती हैं। कैसे उनका शिकार चिपचिपे जाल में फंस जाता है और मर जाता है. और, शायद, हर किसी ने कम से कम एक बार सोचा होगा: "मकड़ी अपने जाल से चिपकी क्यों नहीं रहती?"

इसका उत्तर वेब बनाने की विशिष्ट रणनीति में निहित है, जिसका वर्णन हमने अभी ऊपर किया है। वेब कई प्रकार के धागों से बना होता है। जिस आधार पर मकड़ी चलती है वह साधारण, बहुत मजबूत और पूरी तरह से सुरक्षित धागे से बना होता है। लेकिन इसके विपरीत, "पकड़ने" वाले घेरे उस धागे से बनाए जाते हैं जो चिपचिपा होता है और कई कीड़ों के लिए घातक होता है।

वेब के कार्य

इसलिए, हमने पता लगाया कि वेब कैसा दिखता है और यह कहाँ बनता है। और अब हम यह भी उत्तर दे सकते हैं कि मकड़ी के जाले का उपयोग कैसे किया जाता है। निस्संदेह, वेब का प्राथमिक कार्य भोजन प्राप्त करना है। जब "भोजन" जाल में प्रवेश करता है, तो मकड़ी तुरंत कंपन महसूस करती है। वह शिकार के पास जाता है, जल्दी से उसे एक मजबूत "कंबल" में लपेटता है, किनारे खोलता है और भोजन को ऐसी जगह ले जाता है जहां कोई भी उसे अपने भोजन का आनंद लेने से परेशान नहीं करेगा।

लेकिन भोजन प्राप्त करने के अलावा, जाल कुछ अन्य उद्देश्यों के लिए भी मकड़ी की सेवा करता है। इसका उपयोग अंडे के लिए कोकून और रहने के लिए घर बनाने में किया जाता है। वेब एक प्रकार के झूले की तरह कार्य करता है जिस पर घटनाएँ घटित होती हैं। संभोग खेलऔर संभोग. यह एक पैराशूट की तरह काम करता है, जिससे आप खतरनाक दुश्मनों से तुरंत बच सकते हैं। इसकी मदद से जरूरत पड़ने पर मकड़ियाँ पेड़ों के बीच से गुजर सकती हैं।

स्टील से भी मजबूत

तो, हम पहले से ही जानते हैं कि मकड़ी कैसे जाल बुनती है और इसकी विशेषताएं क्या हैं, यह कैसे बनता है और भोजन प्राप्त करने के लिए चिपचिपा जाल कैसे बनाया जाता है। लेकिन सवाल यह है कि वेब इतना मजबूत क्यों है।

इस तथ्य के बावजूद कि सभी मकड़ियों के डिज़ाइन भिन्न-भिन्न होते हैं, उनमें एक ही गुण होता है - बढ़ी हुई ताकत। यह इस तथ्य से सुनिश्चित होता है कि वेब में एक प्रोटीन होता है - केराटिन। वैसे, यह जानवरों के पंजों, ऊन और पक्षियों के पंखों में भी पाया जाता है। वेब के रेशे पूरी तरह से खिंचते हैं और फिर बिना टूटे अपने मूल रूप में लौट आते हैं।

वैज्ञानिकों का कहना है कि मकड़ी का जाला प्राकृतिक रेशम से कहीं अधिक मजबूत होता है। उत्तरार्द्ध की तन्य शक्ति 30-42 ग्राम/मिमी 2 है, लेकिन मकड़ी के जाल की तन्य शक्ति लगभग 170 ग्राम/मिमी 2 है। आप फर्क महसूस कर सकते हैं.

मकड़ी कैसे जाल बुनती है यह समझ में आता है। यह टिकाऊ है यह भी एक प्रश्न है जिसका समाधान हो गया है। लेकिन क्या आप जानते हैं कि इतनी ताकत के बावजूद, जाला इंसान के बाल से कई हजार गुना पतला होता है? यदि हम मकड़ी के जाले और अन्य धागों को तोड़ने के प्रदर्शन की तुलना करें, तो यह न केवल रेशम, बल्कि विस्कोस, नायलॉन और ऑरलॉन से भी आगे निकल जाता है। यहां तक ​​की सबसे मजबूत स्टीलताकत में इसकी तुलना नहीं की जा सकती।

क्या आप जानते हैं कि मकड़ी जिस तरह से अपना जाल बुनती है, उससे यह तय होता है कि इसमें कितने पीड़ित होंगे?

जब शिकार जाल में फंस जाता है, तो वह न केवल "पकड़ने वाले" जाल से चिपक जाता है, बल्कि मारा भी जाता है बिजली का आवेश. यह स्वयं कीड़ों से बनता है, जो उड़ान के दौरान चार्ज जमा करते हैं, और जब वे वेब में आते हैं, तो वे इसे धागों को देते हैं और खुद को संक्रमित करते हैं।

यह जानते हुए कि मकड़ी कैसे जाल बुनती है और उसमें कौन से "मजबूत" गुण होते हैं, लोग अभी भी ऐसे धागों से कपड़े क्यों नहीं बनाते? यह पता चला है कि लुई XIV के समय में, कारीगरों में से एक ने मकड़ी के धागों से राजा के लिए दस्ताने और मोज़े सिलने की कोशिश की थी। हालाँकि, यह काम बहुत कठिन, श्रमसाध्य और लंबा निकला।

में दक्षिण अमेरिकामकड़ी के जाले न केवल निर्माताओं को बल्कि स्थानीय बंदरों को भी मदद करते हैं। जालों की ताकत के कारण, जानवर चतुराई और निडरता से उनमें से गुजरते हैं।

मजबूत क्या है - मकड़ी का जाला या स्टील? सबसे मजबूत वेब किसके पास है?

1. शायद जाल अधिक मजबूत है, लेकिन मैं नहीं जानता कि किसके पास सबसे मजबूत है, शायद रेशम का कीड़ा।
2. उस आदमी के साथ जिससे मैं प्यार करती हूँ...
3. बड़ी, चमकीले रंग की नेफिला मकड़ियाँ अफ़्रीका में रहती हैं। नेफ़ाइल हमारे क्रूसेडर्स के रिश्तेदार हैं। वे मकड़ी के जाले के घेरे के समान जाल बुनते हैं, जिससे हम सभी परिचित हैं। केवल वृत्त बड़े होते हैं, और आमतौर पर उनमें वृत्त का कोई ऊपरी आधा हिस्सा नहीं होता है, और इसके स्थान पर धागों की एक अराजक उलझन होती है: दुश्मनों से सुरक्षा, जिनमें से वसा और स्वादिष्ट नेफिला के पास बहुत कुछ है।
4. मकड़ी का जाला, या मकड़ी का रेशम, प्रकृति द्वारा बनाई गई सामग्रियों के अद्भुत उदाहरणों में से एक है जो असाधारण प्रदर्शन करता है भौतिक गुण. प्रति वर्ग मिलीमीटर क्रॉस-सेक्शन की इसकी ताकत इसे 260 किलोग्राम वजन सहने की अनुमति देती है, यह स्टील की तुलना में अधिक मजबूत और हल्का है

   मकड़ी के पेट में कई ग्रंथियाँ स्थित होती हैं जो मकड़ी के रेशम का उत्पादन करती हैं। प्रत्येक ग्रंथि एक विशिष्ट उद्देश्य के लिए रेशम का उत्पादन करती है। सात विभिन्न ग्रंथियाँ ज्ञात हैं। लेकिन अलग - अलग प्रकारमकड़ियों में इनमें से केवल कुछ ही ग्रंथियाँ होती हैं, और एक साथ नहीं।

   मापा गया सबसे पतला धागा केवल 0.02 मिमी था। अतः धागे के प्रतिबिम्ब के कारण ही हम वेब को देख पाते हैं सूरज की रोशनी. लेकिन यह पतला धागा पूरी गति से उड़ रही मधुमक्खी को रोक सकता है। यह धागा न केवल बहुत मजबूत है, बल्कि बहुत लचीला भी है। ये गुण मकड़ी के रेशम को हमारे द्वारा ज्ञात किसी भी अन्य सामग्री या धातु की तुलना में अधिक कठोर बनाते हैं। किसी सामग्री की ताकत को डर्नियर नामक इकाइयों में मापा जाता है (1 डर्नियर = 1 ग्राम प्रति 9000 मीटर)। एक मकड़ी के धागे की ताकत 5 से 8 तक होती है। इसका मतलब है कि एक मकड़ी का रेशम का धागा 45 - 72 किमी की लंबाई में अपने ही वजन के नीचे टूट जाएगा। तुलनीय सामग्री नायलॉन और कांच हैं। स्टील की ताकत लगभग 3 होती है।

   स्पाइडर सिल्क का उपयोग कई उद्देश्यों के लिए किया जाता है। पोलेनिशियन मछुआरे मछली पकड़ने की रेखा के रूप में गोल्डन ऑर्ब-बुनाई मकड़ी (नेफिला) के धागे का उपयोग करते हैं। न्यू हेब्राइड्स में, मकड़ी के जाले का उपयोग तीर के सिरों, तम्बाकू और सूखे तीर के जहर के परिवहन के लिए जाल बनाने के लिए किया जाता था। न्यू गिनी की कुछ जनजातियाँ अपने सिर को बारिश से बचाने के लिए टोपी के रूप में जाल का उपयोग करती थीं।

   प्रथम विश्व युद्ध में, एरेनियस डायडेमेटस, ज़िला एट्रिका, आर्गिओप ऑरेंटिया और अन्य गोला-बुनाई मकड़ियों के धागों का उपयोग औजारों में क्रॉसहेयर के रूप में किया गया था।

   पोलिनेशिया के आदिवासियों ने लंबे समय से मछली पकड़ने के टिकाऊ गियर की सिलाई के लिए बड़े वेब मकड़ियों के जाल का उपयोग धागे के रूप में किया है, और यूरोप में, मध्य युग में, लोगों ने जाल से कपड़े बनाना सीखा। फ्रांस के राजा लुईस XIV के लिए क्रॉस स्पाइडर के जाल से बने दस्ताने और मोज़े, उन सभी के लिए प्रशंसा का विषय थे जो इन अद्वितीय उत्पादों को देखने में कामयाब रहे।

5. वेब
6. मुझे लगता है कि यह स्टील है