Jak vypadá běžný web?

Adhezivní látka pokrývající závit zachycovací spirály je rovnoměrně rozložena po celém pásu ve formě kapiček kuliček. Na obrázku je místo, kde jsou k radiusu připevněny dva úlomky spirály lapače.

Věda a život // Ilustrace
Věda a život // Ilustrace
Věda a život // Ilustrace
Věda a život // Ilustrace
Počáteční fáze stavby záchytné sítě křížovým pavoukem.

Logaritmická spirála přibližně popisuje tvar pomocné spirálové nitě, kterou si pavouk klade při konstrukci záchytné sítě ve tvaru kola.

Archimédova spirála popisuje tvar nitě pro zachycení lepidla.
Klikaté nitě jsou jedním ze znaků sítí pavouků rodu Argiope.

Krystalické oblasti hedvábného vlákna mají složenou strukturu podobnou té, která je znázorněna na obrázku. Jednotlivé řetězce jsou spojeny vodíkovými můstky.

Mladí pavouci křížení, kteří se právě vynořili ze svého webového zámotku.

Pavouci z čeledi Dinopidae spinosa si mezi nohama utkají síť a pak ji přehodí přes kořist.

Pavouk křížový (Araneus diadematus) je známý svou schopností tkát velké lapací sítě ve tvaru kola.

Některé druhy pavouků také připevňují ke kulaté pasti dlouhý „žebřík“, což výrazně zvyšuje efektivitu lovu.

Věda a život // Ilustrace
Tak vypadají pod mikroskopem pavoučí trubičky, z nichž vycházejí vlákna pavoučího hedvábí.

Pavouci možná nejsou nejatraktivnějšími tvory, ale jejich stvoření, pavučina, vzbuzuje úctu. Vzpomeňte si, jak oko uchvacuje geometrická pravidelnost nejjemnějších vláken třpytivých na slunci, natažených mezi větvemi keře nebo mezi vysokou trávou.

Pavouci jsou jedním z nejstarších obyvatel naší planety, obývali zemi před více než 200 miliony let. V přírodě existuje asi 35 tisíc druhů pavouků. Tito osminozí tvorové, kteří žijí všude, jsou rozpoznatelní vždy a všude, navzdory rozdílům v barvě a velikosti. Ale jejich nejdůležitějším rozlišovacím znakem je jejich schopnost produkovat pavoučí hedvábí, přírodní vlákno nepřekonatelné pevnosti.

Pavouci používají sítě k různým účelům. Vyrábějí z něj zámotky na vajíčka, staví úkryty pro zimování, používají ho jako „bezpečnostní lano“ při skákání, pletou složité odchytové sítě a omotávají ulovenou kořist. Samice připravená k páření vytváří pavučinovou nit označenou feromony, díky níž samec, pohybující se po niti, snadno najde partnerku. Mladí pavouci některých druhů odlétají z rodičovského hnízda na dlouhých nitích nesených větrem.

Pavouci se živí hlavně hmyzem. Lovecká zařízení, která používají k získávání potravy, mají různé tvary a typy. Někteří pavouci jednoduše natáhnou několik signálních vláken poblíž svého úkrytu, a jakmile se jich dotkne hmyz, vrhnou se na něj ze zálohy. Jiní házejí nit s lepkavou kapkou na konci dopředu, jako jakési laso. Ale vrcholem designérské činnosti pavouků jsou stále kruhové sítě ve tvaru kola, umístěné vodorovně nebo svisle.

K sestavení záchytné sítě ve tvaru kola vytváří pavouk křížový, běžný obyvatel našich lesů a zahrad, poměrně dlouhou, silnou nit. Vánek nebo stoupající proud vzduchu zvedne nit nahoru, a pokud je místo pro stavbu sítě vybráno dobře, přilne k nejbližší větvi nebo jiné podpěře. Pavouk se plazí podél něj, aby zajistil konec, někdy položí další vlákno pro sílu. Poté uvolní volně visící nit a do jejího středu připevní třetí, takže vznikne struktura ve tvaru Y – první tři poloměry z více než padesáti. Když jsou radiální závity a rám připraveny, pavouk se vrátí do středu a začne rozkládat dočasnou pomocnou spirálu – něco jako „lešení“. Pomocná spirála drží konstrukci pohromadě a slouží jako dráha pro pavouka při stavbě chytací spirály. Celý hlavní rám sítě včetně rádiusů je vyroben z nelepivé nitě, ale pro spirálu lapače je použit dvojitý závit potažený lepicí hmotou.

Překvapivé je, že tyto dvě spirály mají různé geometrické tvary. Dočasná spirála má relativně málo závitů a s každým otočením se vzdálenost mezi nimi zvětšuje. To se děje proto, že při pokládání se pavouk pohybuje ve stejném úhlu k poloměrům. Tvar výsledné lomené čáry se blíží tzv. logaritmické spirále.

Lepkavá lapací spirála je postavena na jiném principu. Pavouk začíná na okraji a pohybuje se směrem ke středu, přičemž udržuje stejnou vzdálenost mezi zatáčkami, čímž vytváří Archimedovu spirálu. Přitom okusuje závity pomocné spirálky.

Pavoučí hedvábí je produkováno speciálními žlázami umístěnými v zadní části pavoučího břicha. Je známo nejméně sedm typů pavoukovitých žláz, které produkují různá vlákna, ale žádný známý druh pavouka nemá všech sedm typů najednou. Pavouk má obvykle jeden až čtyři páry těchto žláz. Utkaní sítě není rychlý úkol a vytvoření středně velké odchytové sítě trvá asi půl hodiny. K přechodu na výrobu jiného typu sítě (pro chytací spirálu) potřebuje pavouk minutu oddechu. Pavouci často znovu používají sítě tím, že jedí zbytky sítí, které byly poškozeny deštěm, větrem nebo hmyzem. Síť je trávena v jejich těle pomocí speciálních enzymů.

Struktura pavoučího hedvábí byla dokonale vyvinuta během stovek milionů let evoluce. Tento přírodní materiál v sobě spojuje dvě úžasné vlastnosti – pevnost a pružnost. Pavučina vyrobená z pavučin může zastavit hmyz létající plnou rychlostí. Vlákno, ze kterého pavouci tkají základ své lovecké sítě, je tenčí než lidský vlas a jeho specifická (tj. přepočtená na jednotku hmotnosti) pevnost v tahu je vyšší než u oceli. Pokud porovnáte pavoučí nit s ocelovým drátem stejného průměru, unesou přibližně stejnou váhu. Ale pavoučí hedvábí je šestkrát lehčí, což znamená šestkrát pevnější.

Stejně jako lidské vlasy, ovčí vlna a hedvábí z kokonů bource morušového se pavučiny skládají především z bílkovin. Z hlediska složení aminokyselin jsou proteiny pavučiny – spidroiny – relativně blízké fibroinům, proteinům, které tvoří hedvábí produkované housenkami bource morušového. Oba obsahují neobvykle vysoké množství aminokyselin alaninu (25 %) a glycinu (asi 40 %). Oblasti proteinových molekul bohatých na alanin tvoří krystalické oblasti hustě sbalené do záhybů, které poskytují vysokou pevnost, a oblasti, kde je více glycinu, představují amorfnější materiál, který se může dobře roztahovat a tím dodávat niti pružnost.

Jak se takové vlákno tvoří? Na tuto otázku zatím neexistuje úplná a jasná odpověď. Proces spřádání sítě byl nejpodrobněji studován na příkladu ampulaidní žlázy pavouka Nephila clavipes, který tvoří koule. Ampullaidní žláza, která produkuje nejpevnější hedvábí, se skládá ze tří hlavních částí: centrálního vaku, velmi dlouhého zakřiveného kanálu a trubice s vývodem. Z buněk na vnitřním povrchu vaku vystupují malé kulovité kapičky obsahující dva typy molekul spidroinových proteinů. Tento viskózní roztok proudí do ocasu vaku, kde další buňky vylučují další typ proteinu – glykoproteiny. Díky glykoproteinům získává výsledná vláknina tekutě krystalickou strukturu. Tekuté krystaly jsou pozoruhodné tím, že na jedné straně mají vysoký stupeň uspořádanosti a na druhé straně si zachovávají tekutost. Jak se hustá hmota pohybuje směrem k výstupu, jsou dlouhé proteinové molekuly orientovány a vyrovnány vzájemně rovnoběžně ve směru osy tvořícího se vlákna. V tomto případě mezi nimi vznikají mezimolekulární vodíkové vazby.

Lidstvo zkopírovalo mnoho objevů designu přírody, ale tak složitý proces, jako je spřádání sítě, nebyl dosud reprodukován. Vědci se nyní snaží tento obtížný problém vyřešit pomocí biotechnologických technik. Prvním krokem byla izolace genů odpovědných za produkci proteinů, které tvoří síť. Tyto geny byly zavedeny do buněk bakterií a kvasinek (viz Věda a život č. 2, 2001). Kanadští genetici šli ještě dál – vyšlechtili geneticky modifikované kozy, jejichž mléko obsahuje rozpuštěné pavučinové proteiny. Ale problém není jen v získávání proteinu z pavoučího hedvábí, je nutné simulovat přirozený proces předení. Tuto lekci se ale vědci od přírody teprve musí naučit.

Mnoho zvířat ví, jak si z dostupných materiálů postavit obydlí a pasti. Například téměř všichni ptáci si hnízdí sami a včely vytvářejí obrovské úly. Některé z nejsložitějších struktur však vytvářejí pavouci, kteří vylučují sítě ze svých žláz a tkají pasti na své oběti. Když je kořist zachycena na lepkavých vláknech, každý pavouk k ní rychle přispěchá, aby ji posypal jedem, aby se všechny vnitřnosti proměnily ve směs živin. Vědci tato úžasná stvoření sledují již mnoho let a pokaždé objeví něco nového. Například vědci z amerického státu Maryland nedávno použili kamery pro noční vidění a umělou inteligenci, aby lépe porozuměli metodě tkaní pavučin. Vzniklo z toho docela zajímavé video.

Umělá inteligence navrhla, jak pavouci tkají své sítě

co je web?

Síť je sekret pavoukovitých žláz, které se nacházejí v zadní části těla každého pavouka. Uvnitř ucpávky je tato látka v kapalném stavu, ale jakmile je vystavena vzduchu, okamžitě ztvrdne ve formě závitů. Hlavní složkou pavoučího vlákna je protein fibroin, který mu ve styku se vzduchem dodává pevnost. Předpokládá se, že jeden pramen pavučiny je několikrát silnější než lidský vlas o stejné tloušťce. Pavouci mají několik typů žláz, z nichž každá vytváří jiný typ sítě. Jedna odrůda je potřebná k vytvoření základny pasti, další se používá k tkaní „záchytné“ sítě, třetí se používá k přivázání oběti atd.

Pavouk uvolňuje pavučinu z arachnoidální žlázy

Jak se tká pavučina?

Základem každé pasti na pavouky jsou 3-4 nosné nitě. Toto je nejsilnější část webu. K základně jsou připevněny radiální závity, jejichž každý konec je připevněn k podpěře ve formě větve stromu, listů rostlin a tak dále. Pavouk aplikuje lapací spirálu na radiální závity, což je nejlepivější část pasti. To je přesně to, čeho se pavouci stávají kořistí – aby zabránil kořisti v osvobození, dravec k ní rychle přiběhne a vstříkne jed. Tyto látky přeměňují vnitřnosti hmyzu zachyceného v síti na výživnou hmotu, kterou do sebe pavouci jednoduše absorbují.

Jak pavouci chodí po sítích?

Pokud pavouk šlápne na odchytovou síť, může se do ní snadno zamotat. Aby se tomu zabránilo, členovci se jich dotýkají pouze špičkami nohou, které jsou pokryty velkým množstvím chlupů – zmenšují oblast kontaktu s lepkavými látkami. Kromě toho mají končetiny pavouků určitou mastnotu, která zabraňuje slepování. Když je pavučina zcela připravena, dravci se snaží chodit pouze po radiálních vláknech.

Pavouci se do sítí nezamotávají, protože vědí, jak po nich správně chodit.

Jak pavouci vytvářejí složité webové struktury?

Vědci z Johns Hopkins University nedávno použili kameru pro noční vidění a umělou inteligenci ke sledování osmi nohou pavouků při tkaní sítí, uvádí Science Alert. Podle badatele Andrewa Gorduse při procházce se svým synem přemýšlel: Jak jim drobné mozky pavouků umožňují tkát tak složité vzory?

Umístění pavoučího mozku

Jako pokusná zvířata vzali šest nejedovatých pavouků tohoto druhu Uloborus diversus. Nedorůstají více než pár milimetrů a žijí ve Spojených státech. Pomocí infračervených kamer natáčeli proces tkaní sítě. Protože pro normálního člověka by bylo příliš obtížné sledovat pohyb každé pavoučí končetiny, vycvičili neuronovou síť ke sledování 26 bodů: základnu těla pavouka, stehenní a holenní kost každé nohy a přední a zadní část těla. body těla.

Pavouk druhu Uloborus diversus

Ukázalo se, že každý pavouk tká síť pomocí stejného algoritmu. Nemá smysl vysvětlovat každý jejich pohyb – je příliš dlouhý a zdlouhavý, takže je lepší se jen podívat na video níže. Skutečnost, že pohyby končetin pavouků jsou stejné, znamená, že pokyny pro pletení pastí jsou v nich zakotveny na genetické úrovni. V budoucnu chtějí vědci přesně zjistit, které části mozku se u pavouků aktivují při tkaní sítí.

Video z Johns Hopkins University

Odkazy na zajímavé články, vtipné meme a spoustu dalších zajímavých informací najdete na našem telegramovém kanálu. Předplatit!

Někteří pavouci mají nebezpečné nepřátele – asasínské brouky druhu Stenolemus. Vědci nedávno zjistili, že tito tvorové se k pavoukům přibližují velmi mazaným způsobem a žerou je. Více se o tomto objevu dozvíte a podívejte se na video na našem webu.