Наука о пауках: удивительные способности и значение для человека

Как пауки плетут свои невероятно прочные сети. Какие уникальные свойства имеет паутина. Почему ученые пытаются создать искусственную паутину. Какое применение может найти искусственная паутина в медицине и промышленности. Какие интересные особенности поведения пауков были обнаружены учеными.

Содержание

Уникальные свойства паутины

Пауки обладают поистине удивительной способностью вырабатывать паутину. Но что делает паутину настолько уникальным материалом? Давайте разберемся в ее свойствах:

Паутина состоит из белковых молекул и вырабатывается специализированными железами пауков
Существует 7 различных видов паучьего шелка, каждый со своими свойствами
Каркасная нить паутины в несколько раз прочнее стальной проволоки аналогичной толщины
При этом паутина может растягиваться примерно на треть своей длины
Паутина сочетает в себе высокую прочность и эластичность

Такое уникальное сочетание свойств делает паутину крайне интересным материалом для ученых и инженеров. Но можно ли создать искусственную паутину?

Попытки создания искусственной паутины

Ученые по всему миру уже много лет пытаются синтезировать материал, аналогичный паутине по своим свойствам. Почему же нельзя просто использовать настоящую паутину, производимую пауками?

Пауки производят очень небольшое количество паутины
Пауки плохо поддаются одомашниванию из-за своего агрессивного поведения
Невозможно заставить пауков плести паутину нужной формы и размера

Поэтому ученые пошли по пути создания искусственной паутины. Какие успехи были достигнуты в этом направлении?

Достижения в области синтеза паутины

Российским ученым удалось добиться определенных успехов в создании искусственной паутины:

Выделен и расшифрован ген, отвечающий за синтез паутинного белка
Ген был успешно внедрен в бактерии, которые начали производить белок паутины
Позже ген был оптимизирован для работы в дрожжах, что позволило повысить эффективность производства белка

Таким образом, ученым удалось получить белок, аналогичный натуральному паутинному. Но это только первый шаг на пути к созданию искусственной паутины. Что дальше?

Перспективы применения искусственной паутины

Если ученым удастся наладить промышленное производство искусственной паутины, где она может найти применение? Потенциальные области использования включают:

Медицина — создание искусственных связок и сухожилий
Производство сверхпрочных и легких бронежилетов
Изготовление парашютных строп и альпинистских веревок
Создание прочных и легких конструкционных материалов

Как мы видим, потенциал применения искусственной паутины огромен. Но пока что промышленное производство такого материала остается делом будущего. Тем не менее, ученые продолжают активно работать в этом направлении.

Интересные факты о пауках и паутине

Пауки — удивительные создания, которые не перестают поражать исследователей. Какие интересные особенности пауков были обнаружены учеными?

Способность к обучению

Эксперименты показали, что пауки способны к обучению и адаптации своего поведения. Например, при регулярном кормлении пауки могут:

Привыкать к определенному источнику пищи
Менять конструкцию своей паутины
Изменять время охоты

Это говорит о наличии у пауков довольно сложного поведения, несмотря на их небольшой размер.

Разнообразие паутин

Разные виды пауков плетут совершенно разные по конструкции паутины. Среди них встречаются:

Классические круговые сети
Воронкообразные паутины
Паутины-гамаки
Паутины-шары

Каждый тип паутины приспособлен для определенных условий охоты и образа жизни паука.

Паутина как средство коммуникации

Ученые обнаружили, что пауки используют паутину не только для ловли добычи, но и для общения. Как это происходит?

Самцы оставляют на паутине феромоны, привлекающие самок
По вибрациям паутины пауки определяют размер и тип попавшейся добычи
Некоторые пауки используют паутину как «внешнюю нервную систему», расширяющую их органы чувств

Таким образом, паутина играет гораздо более сложную роль в жизни пауков, чем может показаться на первый взгляд.

Значение изучения пауков для человека

Зачем нужно изучать пауков? Какую пользу может принести человечеству наука о пауках — арахнология? Вот несколько важных аспектов:

Биомиметика

Изучение пауков и их паутины позволяет создавать новые материалы и технологии, вдохновленные природой. Например:

Сверхпрочные синтетические волокна
Самоочищающиеся поверхности
Новые клеевые составы

Медицина

Яд пауков содержит множество биологически активных веществ, которые могут найти применение в медицине:

Обезболивающие препараты
Лекарства от сердечно-сосудистых заболеваний
Средства борьбы с раковыми клетками

Экология

Пауки играют важную роль в природных экосистемах:

Контролируют численность насекомых
Служат пищей для птиц и других животных
Являются индикаторами состояния окружающей среды

Изучение пауков помогает лучше понимать экологические взаимосвязи в природе.

Методы исследования пауков

Как ученые изучают пауков? Какие методы используются в современной арахнологии?

Полевые наблюдения

Наблюдение за пауками в естественной среде обитания позволяет изучить их поведение и экологию. При этом используются:

Фото- и видеофиксация
Мечение пауков
Анализ строения паутины

Лабораторные исследования

В лабораторных условиях проводятся более детальные исследования:

Анализ состава яда и паутины
Изучение физиологии пауков
Генетические исследования

Компьютерное моделирование

Современные технологии позволяют создавать детальные модели:

Строения паутины
Процесса плетения сети
Механических свойств нитей

Это помогает лучше понять принципы работы паутины и создавать ее искусственные аналоги.

Заключение

Наука о пауках — арахнология — это быстро развивающаяся область исследований, которая может принести человечеству множество полезных открытий и изобретений. От создания новых материалов до разработки лекарств — потенциал применения знаний о пауках огромен. Продолжение исследований в этой области несомненно приведет к новым интересным и полезным результатам в будущем.

ПОБЕЖДАЮЩИЕ АФИНУ | Наука и жизнь

Паутина и сплетающие ее пауки издавна привлекали внимание человека. И очень возможно, что именно им люди обязаны возникновением ткачества. Недаром у древних греков существовала красивая легенда о девушке Арахне — замечательной ткачихе и вышивальщице, соревновавшейся в своем искусстве с самой Афиной и победившей ее. За это разгневанная богиня превратила мастерицу в паука, вечно висящего на своей нити и ткущего бесконечную пряжу. Кстати говоря, паук у греков носит имя «арахна», а изучающая пауков наука именуется в европейских языках арахнологией.

Легенда, однако, говорит лишь об искусстве Арахны и красоте ее работы, но умалчивает о свойствах самой паутины. А они, между прочим,совершенно удивительны.

Пауки,а точнее — паучихи, обладают способностью вырабатывать семь видов паучьего шелка (каркасные и ловчие нити паутины, нити кокона и т. д.), каждый из которых синтезируется специализированной железой. Объединяе т же эти виды нитей то, что все они состоят почти исключительно из белковых молекул, и то, что в железах они накапливаются в полурастворенном состоянии,а нерастворимыми становятся лишь после выхода на воздух.

Паучий шелк — уникальный биоматериал, сочетающий удивительную прочность с эластичностью. Каркасная нить, например, в несколько раз прочнее стальной — при одинаковой, разумеется, толщине. Если же учесть, что паутина может к тому же растягиваться примерно на треть своей длины, то становится понятным, почему ученые так давно пытаются создать искусственную паутину.

Материалы с подобными свойствами могли бы стать незаменимыми для производства множества самых разнообразных изделий — от искусственных связок и сухожилий для хирургии до бронежилетов или парашютного корда.

Но зачем же создавать искусственную паутину? Разве не проще было бы использовать природную, эксплуатируя труд самих пауков? Оказывается, не проще.

Во-первых, у самки паука очень невелик коэффициент полезного действия: произведя нить длиной всего в несколько десятков метров, она вынуждена затем отдыхать почти неделю. Что, впрочем, вовсе не удивительно, ведь природа создала ее охотницей, и паутину свою она плетет всего лишь как ловушку для будущих жертв, а сама подолгу ожидает в засаде.

Во-вторых, к совместной деятельности пауки совершенно не пригодны, поскольку известны своим непримиримым антагонизмом друг к другу и даже каннибализмом. Не зря же существует поговорка о пауках в банке.

В-третьих, пауки совсем не поддаются дрессировке, и потому заставить их плести паутину по определенной программе — задача неосуществимая. Специалистам же требуется не затканный паутиной угол на потолке и даже не сверкающее на солнце каплями росы тончайшее кружево, а вполне определенные конструкции с заданными свойствами.

В течение нескольких лет ученые многих стран, и в том числе России, пытаются создать искусственную паутину, но повторить природную технологию пока никому не удалось. Однако результаты некоторых исследований чрезвычайно интересны. Установлено, например, что вещество паутинной нити — это композит из разных белков, хитроумно переплетенных между собой. Самая, к примеру, изученная из всех — каркасная нить паука-кругопряда Nephila clavipes состоит из белков спидроина 1 и спидроина 2. Принципиальное различие между ними состоит в том, что в первом из них, обеспечивающем прочность нити, много кристаллизованных областей, а во втором, «ответственном» за эластичность, их существенно меньше.

Изучая работу вырабатывающих паучий шелк желез, сотрудники Государственного научно-исследователь ского института генетики и селекции промышленных микроорганизмов (Москва) сумели выделить и расшифровать ген, «ответственный» за синтез нити. А затем, клонировав часть этого гена в организме одной из бактерий, заставили ее начать производство нужного белка. Только вот эффективность этого производства оказалась очень низкой, поскольку примитивный организм бактерии плохо воспринимал ген куда более высокоорга низованного организма паука.

При помощи компьютера ученые видоизменили этот ген — перевели его, если можно так сказать, на доступный для микроорганизма язык. А затем, сконструировав его уже «живьем», ввели в один из видов дрожжей, после чего дрожжи стали успешно вырабатывать паутинный белок. Исследования показали, что структура нового белка та же, что у паутинного, и, следовательно, полученное вещество — аналог природного композита. И хотя до его промышленного производства пока еще далеко, но разрабатывать технологию получения нити из этого белка вполне можно.

ПАУЧЬИ ИСТОРИИ | Наука и жизнь

Домашний паук

Наука и жизнь // Иллюстрации

‹

›

Открыть в полном размере

В детстве я любила наблюдать за поведением пауков, но только на расстоянии, так как панически их боялась. Я спокойно брала в руки лягушек, ящериц, червяков, жуков, гусениц… Но пауки?! Откуда этот страх? Даже до таких безобидных пауков, как «коси-коси-ножки», я не решалась дотронуться рукой, а только прутиком их переворачивала и рассматривала, какое у них брюшко и как крепятся лапки.

И вот, уже будучи студенткой, я решила побороть страх перед пауками. Жили мы в квартире на первом этаже, и пауки часто захаживали к нам в гости. Обычно я выдворяла их за окно, но однажды мне пришла в голову мысль, что, лишь общаясь с пауками, я смогу избавиться от страха. Стоял июнь, пора летней сессии, я готовилась к экзаменам дома.

Довольно крупный паук свил паутину в нише между стеной и батареей. Я стала кормить его мухами. Сначала паук жадно набрасывался на жертву, заматывал ее в паутину, вкушал, а потом, отстегнув мушиную мумию, оттаскивал ее на край паутины и там сбрасывал на пол. Возвратившись, он обязательно латал образовавшуюся в паутине дыру. Так как мухи поступали регулярно, паук быстро растолстел и обленился. Сначала он перестал относить мушиные останки на край паутины, а бросал их тут же. Потом совсем «опустился» — перестал латать паутину и освобождать ее от старых мух. Он стал очень толстым, а его спинка лоснилась и блестела. Однажды он просто не вышел из своего домика. Наверное, погиб от обжорства.

Интересно, что это длительное общение с пауком (примерно в течение трех недель) не избавило меня от детских страхов. Да, я могла погладить своего паука по спинке, особенно когда он стал толстым и медлительным, но от мысли, что он может побежать по моему рукаву, у меня волосы становились дыбом и руки покрывались «мурашками». Однако интерес к паукам сохранился на всю жизнь.

Донской паук

Несколько лет назад мы отдыхали на Дону в селе Донском. Я сфотографировала необычную паутину, как бы заштопанную вертикально, хотя видимых повреждений не было. Каково же было мое удивление, когда на будущий год почти в том же самом месте, у реки, я встретила точно такую же заштопанную паутину с таким же зеленоватым пауком в центре.

Посылаю вам одну из фотографий.

Коктебельский паук

С этим упрямым пауком я встретилась в Коктебеле. Он свил паутину на бойком месте, на подходе к умывальнику, в большом постоялом дворе. Каждое утро кто-нибудь из вновь прибывших отдыхающих попадал лицом в его паутину, а те, кто хоть раз «пострадал», старались проходить, пониже нагнув голову.

Целыми днями паук сидел в своем плотно сотканном паутинном домике под крышей, а поздно вечером, когда хождение по двору прекращалось, начинал плести большую ловчую паутину. Утром ее опять «сносили». Следующей ночью паутина появлялась вновь. Что за паучье упрямство? Почему не перейти на другое, более спокойное место?

Наука о пауках: исследование мира паутины | Научный проект

Научный проект

Пауки не ходят в продуктовые магазины или сети быстрого питания за едой — они расставляют ловушки и ждут, пока к ним прибудет еда! Вы, наверное, уже хорошо знакомы с их хитрыми маленькими ловушками. Паутина повсюду от вашего заднего двора до вашей спальни. В этом проекте мы изучим науку о пауках, забавно взглянув на эти паутины.

Как пауки плетут свои сети?

Скачать проект

Оценка

Третий класс

Черная плотная бумага
Тальк
Лак для волос
Рулетка
Ноутбук
Карандаш
Пряжа
Двусторонний скотч
Рюкзак

Ученому-пауку для изучения нужна паутина! Выйдите на задний двор или на ближайшую природную тропу. Не забудьте взять все свои материалы в рюкзаке.
Внимательно осмотрите высокую траву или кусты, чтобы найти паутину.
Измерьте ширину и высоту каждой найденной паутины. Подсчитайте, сколько нитей проходит через центр паутины и сколько нитей прикрепляют паутину к кусту.
Запись результатов в блокнот.
Сможете ли вы найти паука, который сделал эту паутину? Есть ли насекомые, попавшие в паутину?
Сделайте набросок паутины и паука, если вы его заметили.
Найдите паутину, которую нужно поймать. Не выбирайте тот, на котором уже есть паук.
Аккуратно посыпьте паутину тальком. Порошок прилипнет к шелку, и каждая нить будет казаться белой.
Держите лист черной плотной бумаги под паутиной.
Аккуратно перемещайте бумагу к небу, пока паутина не отделится от травы или куста, за которые она держалась.
Сбрызните паутину лаком для волос.
Отложите бумагу и полотно для просушки.
Пока ждешь, загляни в свои записи. Паутина кажется довольно сложной, не так ли? Насколько больше паутина по сравнению с создателем ее пауком? Мог бы ты сделать что-то, что было бы в пять или десять раз больше тебя?
Так как же пауки плетут свои сети? Запишите свою гипотезу , или догадку, в блокнот.
Измерьте свой рост сантиметровой лентой. Запишите свой рост в тетрадь.
Если бы вам пришлось плести паутину, как пауку, насколько большой она была бы? Умножьте свой рост в дюймах на десять.
Возьмите пряжу и прикрепите к одному концу кусок двустороннего скотча.
Найдите место снаружи, где вы хотите построить свою паутину. Помните, вам понадобится много места!
Изучите зарисовки паутины в своем блокноте, а также настоящую паутину, которую вы поймали.
Начинайте распутывать пряжу. Прикрепите липкий конец к ветке дерева или стене.
Попробуйте повторить узор паутины, которую вы изучали. Насколько похожа ваша готовая паутина на настоящую?

Если у вас нет суперпаучьего чутья, вы, вероятно, не сможете воссоздать идеальную паутину. Не чувствуйте себя плохо — ни один человек не может.

Паук плетет свою паутину, выпуская одну нить, как и вы. Как только липкий конец прикрепляется к чему-либо, паук прикрепляет другой конец к исходной точке. Затем паук делает то, что вы не можете сделать. Он идет по нитке. Оттуда он начинает выпускать больше потоков по разным шаблонам в зависимости от того, какая это будет сеть. Некоторые паутины овальные, а некоторые паутины круглые. Тем не менее, все паутины имеют смесь нелипких и липких нитей, которые составляют более крупный узор.

Никто не учит пауков плести паутину; они просто, кажется, знают. Это немного ставит ученых в тупик, но этот факт является прекрасным примером того, как даже самые крошечные насекомые каким-то образом умеют поддерживать свою жизнь.

Пауки рождаются со способностью плести шелковистые нити паутины, которые могут быть липкими или нелипкими. В то время как их крошечные ноги ходят по нелипким нитям, липкие нити используются для ловли вкусных закусок для пауков, таких как насекомые или даже маленькие птицы.

Вы же не думаете, что это все, что нужно знать о науке о пауках? Есть так много всего, что можно открыть. Вы знаете, что происходит, когда насекомое попадает в паутину? Вы можете создать свою собственную суперлипкую паутину, чтобы узнать. Как вы думаете, он поймает каких-нибудь насекомых? Догадки и проверки — вот чем настоящие ученые занимаются каждый день, а теперь можете и вы!

Отказ от ответственности и меры предосторожности

Education.com предоставляет идеи проекта научной ярмарки для ознакомления
только цели. Education.com не дает никаких гарантий или заявлений
относительно идей проекта научной ярмарки и не несет ответственности за
любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких
Информация. Получая доступ к идеям проекта научной ярмарки, вы отказываетесь и
отказаться от любых претензий к Education.com, возникающих в связи с этим. Кроме того, ваш
доступ к веб-сайту Education. com и проектным идеям научной ярмарки покрывается
Политика конфиденциальности Education.com и Условия использования сайта, включая ограничения
об ответственности Education.com.

Настоящим предупреждаем, что не все проектные идеи подходят для всех
отдельных лиц или во всех обстоятельствах. Реализация любой идеи научного проекта
следует проводить только в соответствующих условиях и с соответствующими родителями.
или другой надзор. Чтение и соблюдение мер предосторожности всех
материалы, используемые в проекте, является исключительной ответственностью каждого человека. За
дополнительную информацию см. в справочнике по научной безопасности вашего штата.

Научный эксперимент с пауками

Превратите науку в увлекательное занятие с помощью аккуратного химического задания на тему пауков. В этом кухонном научном эксперименте используются простые материалы, но он дает удивительный опыт для маленьких детей.

Изучение научных концепций

Знакомство маленьких детей с фундаментальными научными понятиями формирует множество важных навыков. Дети учатся делать прогнозы, решать проблемы и проверять идеи. Простые эксперименты, такие как эта научная деятельность пауков с пищевой содой и уксусом, поощряют любопытство и практическое обучение. Добавьте забавную тему, например, пауков, чтобы процесс обучения был игривым.

Набор для эксперимента с шипящим пауком

Для этого научного паучьего занятия большинство материалов, вероятно, уже есть на вашей кухне!

Необходимые материалы:

Пищевая сода
Уксус
Вода
Пищевой краситель
Пластиковые пауки и Google Eyes
Чаша для смешивания и ложка
Лоток

Чтобы провести этот научный эксперимент с пауками, вам нужно приготовить тесто из пищевой соды, которое можно упаковать. Я смешал 2-фунтовую коробку пищевой соды с 3/4 стакана воды. Тесто из пищевой соды должно быть пригодным для упаковки, но не водянистым. Если оно слишком рассыпчатое, добавьте немного воды. Если он слишком влажный, добавьте больше пищевой соды. Добавьте пауков и глаза Google и смешайте все вместе.

Это тесто можно упаковать разными способами, в зависимости от того, сколько детей будут экспериментировать. Я использовал небольшой пластиковый контейнер для хранения продуктов. Это отличный размер для нескольких детей. Также можно сделать отдельные в маленьких бумажных стаканчиках.

Разлейте смесь по чашкам и поставьте в морозильную камеру, чтобы она затвердела. Выньте за 10-15 минут до того, как вы будете готовы их использовать. Ослабьте, пролив теплую воду по бокам или оторвав бумажные стаканчики.

Исследовать и исследовать

Чтобы начать научный эксперимент с пауками, добавьте несколько капель пищевого красителя в маленькие миски с уксусом и поставьте миски на поднос. Поместите замороженное научное задание о пауках на поднос вместе с пинцетом, смазкой для индейки, пипеткой или маленькой ложкой.