Какие узлы использует паук, когда плетёт паутину?

Какие узлы использует паук, когда плетет паутину? Или он вообще не использует узлы?

При плетении паутины паук совсем не использует узлы. Они ему не нужны: нити ловчей сети паук склеивает между собой особым типом паутины — соединительной.

Паутина — это секрет паутинных желёз; внутри железы паутина жидкая, но на воздухе она застывает в форме нитей. Эти нити состоят из белковых волокон и по строению напоминают нити тутового шелкопряда, из которых делают шелк. Сотни протоков желёз открываются в специальные выросты, расположенные на конце брюшка, — паутинные бородавки. Через эти выросты выделяются тончайшие нити, которые паук с помощью коготков на задних лапках склеивает в одну паутинную нить.

Пауки опутывают пойманную добычу паутиной. Видно, что паутина тянется из заднего конца брюшка, где расположены паутинные бородавки. Их несколько — поэтому и паутинных нитей больше одной. Слева — чёрно-желтая аргиопа (Argiope aurantia), справа — паук неопределённого вида. Фото с сайтов naturallycuriouswithmaryholland.wordpress.com и nashzeleniymir.ru

Основной компонент паутинной нити — белок фиброин. На воздухе он кристаллизуется, образуя волокна, которые и придают паутине прочность и эластичность. К примеру, паутинная нить в несколько раз прочнее человеческого волоса той же толщины.

Для соединения пересекающихся нитей и прикрепления нитей к субстрату, паук использует особую соединительную паутину. Из нее делается соединительный диск, состоящий из большого количества перепутанных тонких ниточек, погруженных в покрывающий каждую из них клейкий гель.

Паук кругопряд-нефил Nephila senegalensis на своей паутине (а). Протоки грушевидных паутинных желез выделяют соединительную паутину (b), из которой делается соединительный диск (с). Показаны также фрагменты соединительного диска под разным увеличением (d–h). Фото из статьи J. O. Wolff et al., 2015. Spider’s super-glue: thread anchors are composite adhesives with synergistic hierarchical organization

Соединительная паутина выделяется особым типом желез — грушевидными железами, многочисленные протоки которых открываются на передне-боковых паутинных бородавках. Помимо собственно нити, они выделяют водянистую клейкую массу (гель), покрывающую каждое волокно этого типа паутины.

Слева — множество протоков грушевидных желез паука Uloborus plumipes (из семейства пауков-улоборидов) единовременно вырабатывают нити, которые, переплетаясь и перепутываясь, обеспечивают прочность соединительного диска. Фото из статьи J. O. Wolff et al., 2015. Spider’s super-glue: thread anchors are composite adhesives with synergistic hierarchical organization. Справа показана схема соединительного диска в месте прикрепления основной (несущей) нити к субстрату. Рисунок из статьи R. C. Chaw et al., 2017. Complete gene sequence of spider attachment silk protein (PySp1) reveals novel linker regions and extreme repeat homogenization

Клейкостью обладает не только соединительная паутина, но и другие нити. Но клейкость их обеспечивается иным способом: за счет клейких капелек, выделяемых древовидными паутинными железами. Эти капельки маленькие и распределены по нити равномерно (на 1 мм паутины приходится до 20–30 тысяч капелек), так что увидеть их можно только в электронный микроскоп.

Электронная микрофотография клейких капелек на паутине рогового крестовика (Larinioides cornutus) — в обычном состоянии (A) и после высушивания (B). Длина масштабных отрезков — 100 микрометров (0,1 мм). Фото из статьи G. Amarpuri et al., 2015. Ubiquitous distribution of salt and proteins in spider glue enhances spider silk adhesion

Клейкая капелька состоит из гликопротеинового ядра и водянистой оболочки из воды и пептидов. Клейкость капельки зависит от влажности воздуха: если очень сухо, часть воды может испариться, и капелька потеряет свои свойства. Это одна из причин, почему во влажном климате больше разнообразие пауков. Каждый вид паука приспособлен к определенному диапазону влажности. Это достигается варьированием состава клейких капелек от вида к виду.

Помимо обеспечения клейкости капельки выполняют и другие функции. Например, у австралийского паука-аргиопы (Argiope keyserlingi) они могут служить приманкой для мух — его жертв. Клейкие капельки аргиопы содержат путресцин — вещество, выделяющееся при разложении трупов животных. Поэтому падальные мухи летят на его запах и попадаются в ловушку (см. Паутина паука-аргиопы привлекает насекомых запахом, «Элементы», 17.07.2017).

Итак, мы разобрались со свойствами паутинной нити. Посмотрим теперь, как устроена сама паутина. Основу паутины составляют несущие нити — обычно их три или четыре, — которые паук прилепляет обоими концами к субстрату (например, ветви дерева или стеблю травы) с помощью соединительных дисков. Иногда их поддерживают дополнительные якорные нити (см. рисунок ниже). К несущим нитям крепятся радиальные, сходящиеся к центру паутины — «ступице».

Схема паутины (А), и примеры её строения у Acusilas sp. из Китая (Б), молодого паука неопределённого вида из Индии (В) и малагасийского Caerostris darwini (Г). Рисунки из статьи T. A. Blackledge et al., 2011. The form and function of spider orb webs: evolution from silk to ecosystem

На радиальные нити паук наносит ловчую спираль. Часто ловчая спираль немного не доходит до «ступицы», оставляя свободную зону, значение которой пока непонятно. В местах пересечения разных нитей находятся упомянутые выше соединительные диски, поддерживающие конструкцию.

Схема плетения паутины. 1 — паук сидит на ветке дерева или травинке и выделяет паутинную нить, которая подхватывается ветром и прилипает к какому-нибудь субстрату, например ветви другого дерева. 2 — далее паук натягивает паутину и закрепляет ее конец; создается своеобразный воздушный мост. 3 — затем паук бежит по получившемуся «мосту», попутно выделяя новую нить, которая свободно провисает. Добежав до противоположного конца, паук закрепляет эту нить и бежит по ней обратно до середины. Там он спускается вниз по новой нити и закрепляет ее на третьем субстрате. 4 — сходным образом паук плетет еще несколько каркасных (несущих) нитей и радиальные нити. 5 — затем из центра кнаружи плетется нелипкая вспомогательная спираль. Впоследствии паук ее съедает за ненадобностью. 6 — далее, используя вспомогательную нить как опору, паук плетет липкую ловчую сеть с частыми витками, начиная от края к центру паутины. Рисунок с сайта heaclub.ru

Попадая в паутину, насекомые приклеиваются чаще всего к ловчей спирали. Но, конечно, не намертво: активно дергаясь, они могут отклеиться и улететь — так что пауку надо спешить. Узнав об улове, он сразу же бежит к жертве, кусает ее и затем, обездвиженную, опутывает своей паутиной. Секрет желёз, открывающихся в его челюсти-хелицеры, содержит яд, который парализует добычу. Кроме того, паук впрыскивает в жертву пищеварительные ферменты, которые расщепляют ее внутренности и превращают их в густой бульон. Этот частично переваренный суп паук потом всасывает. А чтобы вовремя заметить добычу, сети многих видов пауков имеют специальные сигнальные нити, которые ведут непосредственно к пауку, сидящему открыто в центре паутины или в укромном убежище на периферии. Когда попавшееся насекомое начинает биться, оно колеблет паутину — в том числе и сигнальные нити. По их вибрации паук и определяет, что добыча попалась.

Так что разные нити паутины выполняют разные функции. Пауки могут производить до семи типов паутинных нитей, которые различаются по составу и свойствам и выделяются разными паутинными железами. Несущие нити паутины — самые крепкие. А вот нити ловчей спирали — самые липкие, потому что на них больше всего концентрация клейких капелек. Поэтому, например, к идущему по лесу человеку цепляются нити именно ловчей спирали. Кроме того, есть специальный тип нитей для обматывания жертвы, нити для формирования мягкого внутреннего слоя кокона для яиц и нити для прочного наружного слоя кокона. А также специальная соединительная паутина.

Типы паутинных желез и вырабатываемая ими паутина. Соединительная паутина (зеленовато-бежевый цвет) вырабатывается грушевидной железой. Рисунок с сайта pinterest.com, с изменениями

Но как же сам паук не приклеивается к своей паутине? Во время плетения паутины он касается клейких ловчих нитей только самыми кончиками ног, покрытыми многочисленными волосками, что уменьшает площадь контакта с клейкими каплями. Кроме того, ноги паука смазаны особым маслянистым веществом, препятствующим приклеиванию. Ну а когда паук ходит по своей паутине, он передвигается по менее клейким радиальным нитям.