Kā zirneklis auž tīklu, no kurienes nāk zirnekļa zīds? Tīmekļa noslēpumi.

Izturīgi materiāli pasaulē tas tiek uzskatīts tīmeklī. Tā elastība un izturība ir tāda, ka, ja būtu iespējams izveidot tīmekli (saglabājot visas tā īpašības) vismaz tikpat biezu kā zīmulis, tad uz tā varētu viegli uzkarināt modernu tvertni.

Turklāt zirnekļa darba process tiek atkļūdots līdz augstākajai kategorijai - mūsdienu rūpniecības uzņēmumi ir tālu no tā.

Turklāt zirneklis neveido “tikai” tīklu, bet tieši to, kas tam konkrētajā brīdī ir vajadzīgs. Vietas maiņa ir viens, ēdiena ķeršana ir cits, mājas “uzcelšana” ir trešais. Zvejas tīklu parasti veido no vairākiem tīkla veidiem, kas atšķiras viens no otra pēc to īpašībām. Tomēr, lai mainītu “modeli”, zirneklis nemaina joslas un neaptur savu konveijeru - tas vienmēr “zina”, kurš pavediens viņam ir nepieciešams.

Lai izveidotu labi zināmo klasisko, riteņa formas tīklu, zirneklis vispirms izvelk kaut ko līdzīgu “pamatam” - ne pārāk lipīgus un smagus liela diametra pavedienus, pēc tam uzliek tiem plānākus “spieķus” un tikai tad sapina atlikušo vietu. centrs ar gandrīz neredzamām, visbīstamākajām un lipīgākajām spirālēm, kas darbojas kā lamatas dažādiem kukaiņiem.

Makšķerzirneklis tīklus neauž vispār. Viņš izveido vienu tievu pavedienu ar lipīgu bumbiņu galā, pēc kura viņš kareivīgi pamāj ar šo ieroci dažādas puses. Tajā pašā laikā tas izdala aromātu, kas līdzīgs tam, ko izdala kožu mātītes, kas meklē partnerus. Lētticīgās kodes plūst uz smaku, bet rezultātā trāpa pa pieri ar lipīgu bumbiņu un kļūst par vakariņām zirneklim.

Pastaigām zirneklis veido mīkstu, biezu un pūkainu tīklu - kurš gan vēlas iekrist savā slazdā? Un, ja amatnieks vēlas mainīt dzīvesvietu, viņš atbrīvo īpašu izpletņa tīklu - vēja noķerts, tas var pārvest savu īpašnieku lielā attālumā.

Un vēl dažas interesanta informācija par zirnekļiem. Zinātnieki atklāja pirms dažiem gadiem Madagaskarā jauns izskats zirneklis, kas spēj aust līdz 25 metriem garu un atbilstoša stipruma un biezuma tīklu (līdz šim tas ir pasaules rekords). Savus milzīgos tīklus zirneklis stiepj nevis starp parastiem krūmiem, bet tieši pāri ezeriem un upēm - lai noķertu virs ūdens riņķojošos kukaiņus.

Un pagājušajā gadā zinātnieki varēja noteikt, kā izskatās zirnekļa tīkls šķērsgriezumā. Izrādījās, ka tīmeklis bija proteīna pavediens, kas izskatījās pēc pankūku kaudzes. Katras “pankūkas” diametrs ir 3 nanometri, un tā ir savienota ar savu kaimiņu ūdeņraža saišu rezultātā.

Zirnekļi pieder pie vecākajiem Zemes iemītniekiem: pirmo zirnekļveidīgo pēdas tika atrastas 340–450 miljonus gadu vecos iežos. Zirnekļi ir aptuveni 200–300 miljonus gadu veci vecāki par dinozauriem un vairāk nekā 400 miljonus gadu vēlāk - pirmie zīdītāji. Dabai ir bijis pietiekami daudz laika, lai ne tikai palielinātu zirnekļu sugu skaitu (zināmi aptuveni 60 tūkstoši), bet arī aprīkotu daudzus no šiem astoņkājainajiem plēsējiem ar pārsteidzošu medību līdzekli - tīklu. Tīkla raksts var atšķirties ne tikai dažādām sugām, bet arī vienam zirneklim noteiktu klātbūtnēķīmiskās vielas

, piemēram, sprāgstvielas vai narkotiskās vielas. Zirnekļi pat tika palaisti kosmosā, lai izpētītu mikrogravitācijas ietekmi uz tīmekļa modeli. Tomēr viela, kas veido tīmekli, slēpa visvairāk noslēpumu. Tīmeklis, tāpat kā mūsu mati, dzīvnieku kažokādas un zīdtārpiņu pavedieni, galvenokārt sastāv no olbaltumvielām. Bet polipeptīdu ķēdes katrā zirnekļa pavedienā ir savstarpēji saistītas

neparastā veidā

, kas ieguva gandrīz rekordspēku. Viens zirnekļa radītais pavediens ir tikpat stiprs kā vienāda diametra tērauda stieple. No zirnekļa tīkla austa virve, tikai aptuveni zīmuļa biezumā, varēja noturēt buldozeru, tvertni un pat tik jaudīgu airbusu kā Boeing 747. Bet tērauda blīvums ir sešas reizes lielāks nekā zirnekļa tīklu blīvums.

Ir zināms, cik liela ir zīda pavedienu izturība. Klasisks piemērs ir novērojums, ko Arizonas ārsts veica tālajā 1881. gadā. Šī ārsta priekšā notika apšaude, kurā viens no šāvējiem tika nogalināts. Divas lodes trāpīja krūtīs un izgāja cauri. Tajā pašā laikā no katras brūces aizmugures izlīda zīda kabatlakatiņa gabali. Lodes gāja cauri drēbēm, muskuļiem un kauliem, taču nespēja saplēst zīdu, kas nāca ceļā. Kāpēc tehnoloģijās tiek izmantotas tērauda konstrukcijas, nevis vieglākas un elastīgākas - no zirnekļa tīkliem līdzīga materiāla? Kāpēc zīda izpletņus neaizstāj ar tādu pašu materiālu? Atbilde ir vienkārša: mēģiniet izgatavot tādu materiālu, kādu zirnekļi viegli ražo katru dienu - tas nedarbosies! Pasaule jau sen ir pētījusi astoņkājaino audēju tīkla ķīmisko sastāvu, un šodien tā struktūras aina atklājas vairāk vai mazāk pilnībā. Tīkla pavedienam ir proteīna, ko sauc par fibroīnu, iekšējais kodols, un ap šo kodolu ir koncentriski glikoproteīna nanošķiedru slāņi. Fibroīns veido aptuveni 2/3 no auduma masas (kā arī, starp citu, dabiskā zīda šķiedra). Tas ir viskozs, sīrupains šķidrums, kas polimerizējas un sacietē gaisā.

Glikoproteīna šķiedras, kuru diametrs var būt tikai daži nanometri, var atrasties paralēli fibroīna pavediena asij vai veidot spirāles ap pavedienu. Glikoproteīni ir sarežģīti proteīni, kas satur ogļhidrātus un ir molekulmasa no 15 000 līdz 1 000 000 amu - ir ne tikai zirnekļos, bet arī visos dzīvnieku, augu un mikroorganismu audos (daži asins plazmas proteīni, muskuļu audi, šūnu membrānas utt.).

Tīkla veidošanās laikā glikoproteīna šķiedras tiek savienotas viena ar otru, pateicoties ūdeņraža saitēm, kā arī saitēm starp CO un NH grupām, un ievērojama saišu daļa veidojas zirnekļveidīgo arahnoīdajos dziedzeros. Glikoproteīna molekulas var veidot šķidros kristālus ar stieņveida fragmentiem, kas sakrājas paralēli viens otram, kas piešķir struktūrai izturību ciets vienlaikus saglabājot spēju plūst kā šķidrumam.

Galvenās tīkla sastāvdaļas ir vienkāršākās aminoskābes: glicīns H 2 NCH 2 COOH un alanīns CH 3 CHNH 2 COOH. Tīkls satur arī neorganiskas vielas - kālija hidrogēnfosfātu un kālija nitrātu. To funkcijas ir samazinātas līdz tīkla aizsardzībai no sēnītēm un baktērijām un, iespējams, apstākļu radīšanai paša pavediena veidošanās dziedzeros.

Tīmekļa atšķirīgā iezīme ir tā videi draudzīgums. Tas sastāv no vielām, kuras viegli uzsūcas dabiskajā vidē un nekaitē šai videi. Šajā sakarā tīmeklim nav cilvēku roku radītu analogu.

Zirneklis var izdalīt līdz septiņiem dažādas struktūras un īpašību pavedieniem: vienus “tīklu ķeršanai”, citus savai kustībai, citus signalizācijai utt. Gandrīz visus šos pavedienus varēja atrast plašs pielietojums rūpniecībā un sadzīvē, ja būtu iespējams izveidot to plašu ražošanu. Tomēr diez vai ir iespējams “pieradināt” zirnekļus, piemēram, zīdtārpiņus, vai organizēt unikālas zirnekļu fermas: zirnekļu agresīvie ieradumi un viņu rakstura individuālās audzēšanas iezīmes, visticamāk, neļaus to izdarīt. Un, lai izgatavotu tikai 1 m auduma, ir nepieciešams vairāk nekā 400 zirnekļu “darbs”.

Vai ir iespējams reproducēt ķīmiskos procesus, kas notiek zirnekļu ķermenī, un kopēt dabisko materiālu? Zinātnieki un inženieri jau sen ir izstrādājuši Kevlar - aramīda šķiedras tehnoloģiju:

saņēma iekšā rūpnieciskā mērogā un pēc īpašībām līdzīgas tīmeklim. Kevlara šķiedras ir piecas reizes vājākas par zirnekļu tīkliem, taču tik un tā ir tik stipras, ka no tām izgatavo vieglas ložu necaurlaidīgas vestes, cietās cepures, cimdus, virves utt. Bet kevlaru ražo karstos sērskābes šķīdumos, savukārt zirnekļiem nepieciešama regulāra temperatūra. Ķīmiķi vēl nezina, kā tuvoties šādiem apstākļiem.

Tomēr bioķīmiķi ir nonākuši tuvāk materiālu zinātnes problēmas risināšanai. Vispirms tika identificēti un atšifrēti zirnekļa gēni, programmējot vienas vai otras struktūras pavedienu veidošanos. Mūsdienās tas attiecas uz 14 zirnekļu sugām. Tad amerikāņu speciālisti no vairākiem pētniecības centriem (katra grupa neatkarīgi) ievadīja šos gēnus baktērijās, mēģinot iegūt nepieciešamās olbaltumvielas šķīdumā.

Kanādas biotehnoloģiju uzņēmuma Nexia zinātnieki šādus gēnus ieviesa pelēm, pēc tam pārgāja uz kazām, un kazas sāka ražot pienu ar to pašu proteīnu, kas veido tīkla pavedienu. 1999. gada vasarā divi Āfrikas pigmeju buki, Pīters un Vebsters, tika ģenētiski ieprogrammēti ražot kazas, kuru pienā bija šis proteīns. Šī šķirne ir laba, jo pēcnācēji kļūst pieauguši trīs mēnešu vecumā. Uzņēmums vēl klusē par diegu izgatavošanu no piena, taču jau ir reģistrējis jaunā radītā materiāla nosaukumu - “BioSteel”. Raksts par “biotērauda” īpašībām publicēts žurnālā “Science” (“Science”, 2002, 295. sēj., 427. lpp.).

Vācu speciālisti no Gaterslēbenas izvēlējās citu ceļu: viņi ieviesa zirnekļiem līdzīgus gēnus augos - kartupeļos un tabakā. Viņiem izdevās iegūt līdz 2% šķīstošo olbaltumvielu kartupeļu bumbuļos un tabakas lapās, kas galvenokārt sastāvēja no spidroīna (galvenais zirnekļu fibroīns). Paredzams, ka tad, kad saražotā spidroīna daudzums kļūs ievērojams, tas vispirms tiks izmantots medicīnisko pārsēju izgatavošanai.

Piens, kas iegūts no ģenētiski modificētām kazām, pēc garšas nav atšķirams no dabīgā piena. Ģenētiski modificēti kartupeļi ir līdzīgi parastajiem: principā tos var arī vārīt un cept.

Fizikālo un matemātikas zinātņu kandidāte E. Lozovskaja

Zinātne un dzīve // Ilustrācijas

Līmviela, kas pārklāj tveršanas spirāles vītni, ir vienmērīgi sadalīta visā tīklā lodīšu pilienu veidā. Attēlā redzama vieta, kur pie rādiusa ir piestiprināti divi ķērājspirāles fragmenti.

Zinātne un dzīve // Ilustrācijas

Krusta zirnekļa ķeršanas tīkla veidošanas sākuma stadijas.

Logaritmiskā spirāle aptuveni apraksta palīgspirāles vītnes formu, ko zirneklis izliek, veidojot ritenīša veida uztveršanas tīklu.

Arhimēda spirāle apraksta līmējošās slazdošanas vītnes formu.

Zigzaga pavedieni ir viena no Argiope ģints zirnekļu tīklu iezīmēm.

Zīda šķiedras kristāliskajiem apgabaliem ir salocīta struktūra, kas ir līdzīga attēlā redzamajai. Atsevišķas ķēdes ir savienotas ar ūdeņraža saitēm.

Jauni krustojoši zirnekļi, kas tikko izkāpuši no sava tīkla kokona.

Dinopidae spinosa dzimtas zirnekļi iepin tīklu starp savām kājām un pēc tam met to pāri savam upurim.

Krusta zirneklis (Araneus diadematus) ir pazīstams ar savu spēju aust lielus, riteņu formas slazdošanas tīklus.

Daži zirnekļu veidi apaļajam lamatam piestiprina arī garas “kāpnes”, kas ievērojami palielina medību efektivitāti.

Zinātne un dzīve // Ilustrācijas

Šādi mikroskopā izskatās zirnekļa caurules, no kurām izplūst zirnekļa zīda pavedieni.

Zirnekļi, iespējams, nav tie pievilcīgākie radījumi, taču to radīšana, tīmeklis, nav nekas cits kā bijību iedvesmojošs. Atcerieties, kā aci valdzina smalkāko, saulē mirdzošo pavedienu ģeometriskā likumsakarība, kas izstiepta starp krūmu zariem vai starp garu zāli.

Zirnekļi ir vieni no vecākajiem mūsu planētas iemītniekiem, kas apmetušies uz sauszemes vairāk nekā pirms 200 miljoniem gadu. Dabā ir aptuveni 35 tūkstoši zirnekļu sugu. Šīs astoņkājus, kas dzīvo visur, ir atpazīstamas vienmēr un visur, neskatoties uz krāsu un izmēru atšķirībām. Bet pats galvenais ir atšķirīga iezīme- ir spēja ražot zirnekļa zīds, nepārspējamas dabas šķiedras.

Zirnekļi izmanto tīklus dažādiem mērķiem. Viņi no tā veido kokonus olām, būvē nojumes ziemošanai, izmanto to kā “drošības virvi” lecot, auž sarežģītus slazdošanas tīklus un aptina noķerto upuri. Pārošanai gatava mātīte izveido ar feromoniem apzīmētu tīkla pavedienu, pateicoties kuram tēviņš, pārvietojoties pa pavedienu, viegli atrod sev partneri. Dažu sugu jaunie zirnekļi aizlido no vecāku ligzdas uz gariem pavedieniem, ko nes vējš.

Zirnekļi galvenokārt barojas ar kukaiņiem. Medību ierīcēm, ko viņi izmanto, lai iegūtu pārtiku, ir dažādas formas un veidi. Daži zirnekļi savas pajumtes tuvumā vienkārši izstiepj vairākus signālpavedienus un, tiklīdz pavedienam pieskaras kukainis, steidzas pie tā no slazda. Citi met diegu ar lipīgu pilienu galā uz priekšu, piemēram, laso. Bet zirnekļu projektēšanas aktivitātes virsotne joprojām ir apaļie riteņu formas tīkli, kas atrodas horizontāli vai vertikāli.

Lai izveidotu ritenīša veida ķeršanas tīklu, mūsu mežu un dārzu parasts iemītnieks krustzirneklis rada diezgan garu, stipru pavedienu. Vējš vai augoša gaisa plūsma paceļ pavedienu uz augšu, un, ja ir labi izvēlēta vieta, kur izveidot tīklu, tas pieķeras tuvākajam zaram vai citam balstam. Zirneklis rāpo pa to, lai nostiprinātu galu, reizēm uzliekot vēl kādu pavedienu spēkam. Tad viņš atbrīvo brīvi nokarenu pavedienu un piestiprina tā vidum trešo daļu, lai iegūtu Y formas konstrukciju - pirmie trīs rādiusi no vairāk nekā piecdesmit. Kad radiālie pavedieni un rāmis ir gatavi, zirneklis atgriežas centrā un sāk izlikt pagaidu palīgspirāli - kaut ko līdzīgu "sastatnēm". Papildu spirāle satur konstrukciju kopā un kalpo kā ceļš zirneklim, veidojot ķeršanas spirāli. Viss tīkla galvenais rāmis, ieskaitot rādiusus, ir izgatavots no nelīpoša pavediena, bet ķērājspirālei tiek izmantota dubultā vītne, kas pārklāta ar lipīgu vielu.

Pārsteidzoši ir tas, ka šīm divām spirālēm ir dažādas ģeometriskas formas. Pagaidu spirālei ir salīdzinoši maz pagriezienu, un attālums starp tiem palielinās ar katru pagriezienu. Tas notiek tāpēc, ka, to uzliekot, zirneklis pārvietojas tādā pašā leņķī pret rādiusiem. Iegūtās lauztās līnijas forma ir tuvu tā sauktajai logaritmiskajai spirālei.

Lipīgā slazdošanas spirāle ir veidota pēc cita principa. Zirneklis sākas no malas un virzās uz centru, saglabājot vienādu attālumu starp pagriezieniem, veidojot Arhimēda spirāli. Tajā pašā laikā viņš iekož palīgspirāles pavedienus.

Zirnekļa zīdu ražo speciāli dziedzeri, kas atrodas zirnekļa vēdera aizmugurē. Ir zināms, ka vismaz septiņi zirnekļveida dziedzeru veidi veido dažādus pavedienus, bet neviens zināmas sugas Visi septiņi zirnekļu veidi nav atrodami uzreiz. Parasti zirneklim ir no viena līdz četriem šo dziedzeru pāriem. Tīkla aušana nav ātrs uzdevums, un vidēja izmēra slazdošanas tīkla izveidošana aizņem apmēram pusstundu. Lai pārslēgtos uz cita veida tīkla ražošanu (ķeršanas spirālei), zirneklim nepieciešama minūte atelpa. Zirnekļi bieži izmanto tīklus atkārtoti, ēdot pārpalikušos tīklus, kurus sabojājis lietus, vējš vai kukaiņi. Tīkls tiek sagremots viņu ķermenī ar īpašu enzīmu palīdzību.

Zirnekļa zīda struktūra ir lieliski attīstījusies simtiem miljonu evolūcijas gadu laikā. Šis dabīgais materiāls apvieno divas brīnišķīgas īpašības – izturību un elastību. Tīkls, kas izveidots no zirnekļu tīkliem, var apturēt kukaiņu, kas lido ar pilnu ātrumu. Vītne, no kuras zirnekļi auž sava medību tīkla pamatni, ir plānāks nekā cilvēka mati, un tā īpatnējā (tas ir, rēķinot uz masas vienību) stiepes izturība ir augstāka nekā tēraudam. Ja salīdzina zirnekļa vītni ar tāda paša diametra tērauda stiepli, tie izturēs aptuveni tādu pašu svaru. Bet zirnekļa zīds ir sešas reizes vieglāks, kas nozīmē sešas reizes stiprāks.

Tāpat kā cilvēku mati, aitas vilna un zīds no zīdtārpiņu kokoniem, zirnekļu tīkli galvenokārt sastāv no olbaltumvielām. Aminoskābju sastāva ziņā zirnekļa tīkla proteīni – spidroīni – ir salīdzinoši tuvi fibroīniem, olbaltumvielām, kas veido zīdtārpiņu kāpuru ražoto zīdu. Abi satur neparasti lielu daudzumu aminoskābju alanīna (25%) un glicīna (apmēram 40%). Olbaltumvielu molekulu apgabali, kas bagāti ar alanīnu, veido kristāliskus apgabalus, kas ir blīvi iesaiņoti krokās, nodrošinot augstu izturību, un vietas, kur ir vairāk glicīna, ir amorfāks materiāls, kas var labi stiepties un tādējādi piešķirt pavedienam elastību.

Kā veidojas šāds pavediens? Pilnīgas un skaidras atbildes uz šo jautājumu vēl nav. Tīkla vērpšanas process visdetalizētāk pētīts, izmantojot lodes aušanas zirnekļa un Nephila clavipes ampulas dziedzera piemēru. Ampulīdais dziedzeris, kas ražo spēcīgāko zīdu, sastāv no trim galvenajām daļām: centrālā maisiņa, ļoti gara izliekta kanāla un caurules ar izeju. No šūnām uz maisiņa iekšējās virsmas izdalās mazi sfēriski pilieni, kas satur divu veidu spidroīna proteīna molekulas. Šis viskozs šķīdums ieplūst maisiņa astē, kur citas šūnas izdala cita veida proteīnu - glikoproteīnus. Pateicoties glikoproteīniem, iegūtā šķiedra iegūst šķidro kristālu struktūru. Šķidrie kristāli ir ievērojami ar to, ka, no vienas puses, tiem ir augsta kārtības pakāpe, un, no otras puses, tie saglabā plūstamību. Biezajai masai virzoties uz izeju, garās proteīna molekulas tiek orientētas un izlīdzinātas paralēli viena otrai veidojošās šķiedras ass virzienā. Šajā gadījumā starp tām veidojas starpmolekulāras ūdeņraža saites.

Cilvēce ir kopējusi daudzus dabas dizaina atklājumus, taču tik sarežģīts process kā tīkla vērpšana vēl nav atveidots. Zinātnieki tagad mēģina atrisināt šo sarežģīto problēmu, izmantojot biotehnoloģiskās metodes. Pirmais solis bija izolēt gēnus, kas ir atbildīgi par proteīnu ražošanu, kas veido tīklu. Šie gēni tika ievadīti baktēriju un rauga šūnās (sk. "Zinātne un dzīve" Nr. 2, 2001). Kanādas ģenētiķi ir gājuši vēl tālāk – viņi ir izaudzējuši ģenētiski modificētas kazas, kuru pienā ir izšķīdināti zirnekļa tīkla proteīni. Bet problēma nav tikai zirnekļa zīda proteīna iegūšanā, ir nepieciešams simulēt dabisko vērpšanas procesu. Taču zinātniekiem šī mācība vēl ir jāmācās no dabas.

Protams, katrs no jums pievērsa uzmanību izsmalcinātajiem, smalkajiem, zīdainajiem "kabatlakatiņiem", ko zirnekļi karājas kokos un zālē saulaina vasara. Kad uz ažūra zirnekļa dzijas mirdz sudrabaini rasas lāses, jūs piekritīsit, ka skats ir neticami skaists un valdzinošs. Taču rodas vairāki jautājumi: “kur veidojas tīkls un kā to izmanto zirneklis”, “no kurienes tas nāk un no kā tas sastāv”. Šodien mēs mēģināsim izdomāt, kāpēc šis dzīvnieks visu apkārtējo rotā ar saviem “izšuvumiem”.

Apstājās uz stundu

Daudzi zinātnieki zirnekļiem un to tīkliem veltīja ne tikai veselus traktātus un stundas, bet arī savas dzīves gadus. Kā teica Andrē Tilkins, slavenais filozofs no Francijas, tīkla aušana ir pārsteidzošs priekšnesums, ko var skatīties stundām ilgi. Viņš tīmeklī uzrakstīja vairāk nekā piecsimt lappušu traktāta.

Vācu zinātnieks G. Peters apgalvoja, ka, stundām ilgi vērojot zirnekļus, jūs pat nepamanāt, kā laiks skrien. Pat pirms Tilkina viņš stāstīja pasaulei, kas ir šie cilvēki pārsteidzošas radības, kā zirneklis auž savu tīklu, kam tas vajadzīgs.

Protams, vairāk nekā vienu reizi, kad redzējāt mazu zirnekli uz lapas, kas veic savu rūpīgo darbu, jūs apstājāt un skatījāties. Bet mums vienmēr nepietiek laika skaistām sīkumiem, mēs vienmēr steidzamies, tāpēc mēs nevaram apstāties, uzkavēties nedaudz ilgāk. Ja tas būtu īstais brīdis, katrs no mums droši vien varētu atbildēt uz jautājumu: "Kā parādās tīkls, kāpēc zirneklis nelīp pie tā?"

Apstāsimies uz brīdi un izdomāsim. Galu galā jautājums ir patiešām interesants, un process ir aizraujošs.

No kurienes tas nāk?

Zirnekļi ir vecākās radības, kas dzīvo uz zemes vairāk nekā divsimt miljonus gadu. Bez viņu tīkla tie, iespējams, nebūtu tik interesanti cilvēcei. Tātad, no kurienes nāk zirnekļu tīkli un kā tas izskatās?

Tīmeklis ir īpašu dziedzeru saturs, kas ir daudziem posmkājiem (viltus skorpioni, zirnekļi, zirnekļa ērces utt.). Šķidruma saturu var izstiept bez plīsumiem. Iegūtie plānie pavedieni ļoti ātri sacietē gaisā.

Katram zirneklim uz ķermeņa ir vairāki specifiski dziedzeri, kas ir atbildīgi par tīklu veidošanu. Veidojas dažādi dziedzeri dažādi veidi un tīkla blīvums. Tie atrodas uz vēdera ļoti plānu kanālu veidā un tiek saukti par “zirnekļa kārpas”. Tieši no šiem caurumiem izdalās šķidrs sekrēts, kas drīz vien pārvēršas skaistā tīklā.

Ar ķepu palīdzību zirneklis izplata un “pakar” tīklu tur, kur tas viņam nepieciešams. Zirnekļa priekšējās kājas ir garākās, kurās tās izvirzās vadošā loma. Un ar pakaļkāju palīdzību tas satver šķidruma pilienus un izstiepj tos vajadzīgajā garumā.

Vējš glābj

Vējš arī veicina pareizu tīmekļa izplatīšanu. Ja zirneklis izvēlas pareizo vietu, kur novietot sevi, piemēram, starp kokiem vai lapās, tad vējš palīdz aiznest pavedienus, kur tiem jābūt. Ja gribējāt sev atbildēt uz jautājumu par to, kā zirneklis auž tīklu starp kokiem, tad šeit ir atbilde. Vējš viņam palīdz.

Kad viens pavediens aizķeras pie vēlamā zara, zirneklis rāpo, pārbauda pamatnes izturību un atbrīvo nākamo. Otrais ir piestiprināts pie pirmā vidus un tā tālāk.

Būvniecības stadijas

Tīkla pamatne ir ļoti līdzīga sniegpārsliņai vai punktam, no kura centra izstaro vairāki stari. Šie centrālie pavedieni-stari savā struktūrā ir blīvākie un biezākie. Dažreiz zirneklis veido velku no vairākiem pavedieniem vienlaikus, it kā iepriekš nostiprinot savus ceļus.

Kad bāze ir gatava, dzīvnieks pāriet uz “ķeršanas spirāļu” konstruēšanu. Tie ir izgatavoti no pilnīgi cita veida tīmekļa. Šis šķidrums ir lipīgs un labi pielīp. Tieši no lipīgā tīkla tiek veidoti apļi uz pamatnes.

Zirneklis sāk savu būvniecību no ārējā apļa, pakāpeniski virzoties uz centru. Viņš apbrīnojami izjūt attālumu starp apļiem. Pilnīgi bez kompasa vai speciāliem pie rokas mērinstrumenti, zirneklis precīzi sadala tīklu tā, lai attālums starp apļiem būtu tikai vienāds.

Kāpēc tas nelīp pats no sevis?

Protams, jūs visi zināt, kā zirnekļi medī. Kā viņu upuris sapinās lipīgā tīklā un nomirst. Un, iespējams, visi vismaz vienu reizi ir aizdomājušies: "Kāpēc zirneklis nelīp pie sava tīkla?"

Atbilde slēpjas konkrētajā tīmekļa veidošanas taktikā, ko mēs aprakstījām tieši iepriekš. Tīmeklis ir izgatavots no vairāku veidu pavedieniem. Pamatne, uz kuras zirneklis pārvietojas, ir izgatavota no parasta, ļoti izturīga un pilnīgi droša diega. Bet “ķeršanas” apļi tiek veidoti, gluži pretēji, no pavedieniem, kas ir lipīgi un nāvējoši daudziem kukaiņiem.

Tīmekļa funkcijas

Tātad, mēs noskaidrojām, kā tīmeklis parādās un kur tas veidojas. Un tagad mēs varam arī atbildēt, kā tiek izmantots zirnekļa tīkls. Tīkla primārais uzdevums, protams, ir iegūt pārtiku. Kad "pārtika" nonāk tīklā, zirneklis nekavējoties sajūt vibrāciju. Viņš pieiet pie laupījuma, ātri ietin to spēcīgā “segā”, atver malu un aiznes ēdienu uz vietu, kur neviens netraucēs baudīt maltīti.

Bet ne tikai pārtikas iegūšana, bet arī zirneklis kalpo citiem mērķiem. To izmanto, lai izgatavotu kokonu olām un māju dzīvošanai. Tīmeklis darbojas kā sava veida šūpuļtīkls, kurā notiek pasākumi. pārošanās spēles un pārošanās. Tas darbojas kā izpletnis, kas ļauj ātri aizbēgt no bīstamiem ienaidniekiem. Ar tās palīdzību zirnekļi vajadzības gadījumā var pārvietoties pa kokiem.

Spēcīgāks par tēraudu

Tātad, mēs jau zinām, kā zirneklis auž tīklu un kādas ir tā īpašības, kā tas veidojas un kā tiek veidoti lipīgi tīkli, lai iegūtu barību. Bet paliek jautājums par to, kāpēc tīmeklis ir tik spēcīgs.

Neskatoties uz to, ka visi zirnekļu modeļi ir dažādi, tiem ir viena un tā pati īpašība - palielināta izturība. To nodrošina fakts, ka tīmeklī ir proteīns - keratīns. Starp citu, tas ir atrodams arī dzīvnieku nagos, vilnā un putnu spalvās. Tīkla šķiedras lieliski stiepjas un pēc tam atgriežas sākotnējā formā, neplīst.

Zinātnieki saka, ka zirnekļa tīkls ir daudz stiprāks par dabisko zīdu. Pēdējā stiepes izturība ir 30–42 g/mm 2, bet zirnekļa tīkla stiepes izturība ir aptuveni 170 g/mm 2. Jūs varat sajust atšķirību.

Tas, kā zirneklis auž tīklu, ir saprotams. Tas, ka tas ir izturīgs, arī ir atrisināts. Bet vai zinājāt, ka, neskatoties uz šādu spēku, tīmeklis ir vairākus tūkstošus reižu plānāks nekā cilvēka mati? Ja salīdzinām zirnekļu tīklu un citu diegu plīšanas veiktspēju, tas pārspēj ne tikai zīdu, bet arī viskozi, neilonu un orlonu. Pat stiprākais tērauds spēku ar to nevar salīdzināt.

Vai zinājāt, ka veids, kā zirneklis auž savu tīklu, noteiks tajā nonākušo upuru skaitu?

Kad medījums nonāk tīklā, tas ne tikai pielīp pie “ķeršanas” tīkla, bet arī tiek trāpīts elektriskais lādiņš. Tas veidojas no pašiem kukaiņiem, kuri lidojuma laikā uzkrāj lādiņu, un, nokļūstot tīmeklī, nodod to pavedieniem un inficē paši.

Zinot, kā zirneklis auž tīklu un kādas tam piemīt "spēcīgās" īpašības, kāpēc cilvēki joprojām neizgatavo drēbes no šādiem pavedieniem? Izrādās, ka Luija XIV laikā viens no amatniekiem mēģinājis no zirnekļa diegiem uzšūt karalim cimdus un zeķes. Tomēr šis darbs izrādījās ļoti grūts, rūpīgs un ilgstošs.

IN Dienvidamerika zirnekļu tīkli palīdz ne tikai pašiem ražotājiem, bet arī vietējiem pērtiķiem. Pateicoties tīklu stiprumam, dzīvnieki veikli un bezbailīgi pārvietojas pa tiem.

Kas ir stiprāks - zirnekļa tīkls vai tērauds? Kuram ir spēcīgākais tīmeklis?

Varbūt tīmeklis ir spēcīgāks, bet es nezinu, kuram ir visspēcīgākais, varbūt zīdtārpiņam.
Ar vīrieti, kuru mīlu...
Āfrikā dzīvo lieli, spilgtas krāsas nefilas zirnekļi. Nefilieši ir mūsu krustnešu radinieki. Viņi auž slazdošanas tīklus, līdzīgus zirnekļu tīkla apļiem, kas ir pazīstami mums visiem. Tikai apļi ir lielāki, un parasti tajos nav apļa augšējās puses, un tā vietā ir haotisks pavedienu mudžeklis: aizsardzība no ienaidniekiem, kuru resnajai un ēstgribīgajai nefilai ir daudz.
Zirnekļa tīkls jeb zirnekļa zīds ir viens no pārsteidzošākajiem dabas radīto materiālu piemēriem, kas izceļas ar izcilu fizikālās īpašības. Tā izturība uz šķērsgriezuma kvadrātmilimetru ļauj izturēt 260 kg, tas ir stiprāks un daudz vieglāks nekā tērauds
Zirnekļa vēderā ir vairāki dziedzeri, kas ražo zirnekļa zīdu. Katrs dziedzeris ražo zīdu noteiktam mērķim. Ir zināmi septiņi dažādi dziedzeri. Bet dažādi veidi zirnekļiem ir tikai daži no šiem dziedzeriem, un ne visi vienlaikus.
Plānākais izmērītais pavediens bija tikai 0,02 mm. Tāpēc mēs varam redzēt tīmekli tikai pavediena atspoguļojuma dēļ saules gaisma. Bet šis plānais pavediens var apturēt bišu lidošanu pilnā ātrumā. Šis pavediens ir ne tikai ļoti spēcīgs, bet arī ļoti elastīgs. Šīs īpašības padara zirnekļa zīdu izturīgāku par citiem mums zināmiem materiāliem vai metāliem. Materiāla stiprumu mēra vienībās, ko sauc par dernjē (1 dernjē = 1 g uz 9000 m). Zirnekļa diega stiprums ir no 5 līdz 8. Tas nozīmē, ka zirnekļa zīda pavediens sabruks zem sava svara 45 - 72 km garumā. Salīdzināmi materiāli ir neilons un stikls. Tērauda stiprība ir aptuveni 3.
Zirnekļa zīds tiek izmantots vairākiem mērķiem. Poļēniešu zvejnieki kā makšķerēšanas auklu izmanto zelta lodes aušanas zirnekļa (Nephila) pavedienu. Ņūhebridu salās no zirnekļu tīkliem izgatavoja tīklus, lai transportētu bultu uzgaļus, tabaku un žāvētu bultu galviņu indi. Dažas Jaungvinejas ciltis izmantoja tīklus kā cepures, lai pasargātu savas galvas no lietus.
Pirmajā pasaules karā vītnes no Araneus diadematus, Zilla atrica, Argiope aurantia un citiem lodes aušanas zirnekļiem tika izmantotas kā krustpunkts darbarīkos.
Polinēzijas aborigēni lielo tīklu zirnekļu tīklus jau izsenis izmantojuši kā diegus izturīgu zvejas rīku šūšanai, un Eiropā vēl viduslaikos cilvēki mācījās izgatavot audumus no tīkliem. Cimdi un zeķes, kas izgatavotas no krusta zirnekļa tīkla, kas izgatavotas Francijas karalim Luijam XIV, izraisīja apbrīnu ikvienam, kam izdevās redzēt šos unikālos izstrādājumus.
tīmeklī
Es domāju, ka tas ir tērauds