Как пауки плетут сети: механизмы выделения паутины и типы тенёт

Биохимический механизм перехода жидкости в шелковое волокно

Внутри паутинной железы будущая нить хранится в виде высоковязкого жидкого раствора белков спидроинов. Концентрация белка в просвете железы достигает пятидесяти процентов, однако он не выпадает в осадок самопроизвольно. Молекулы спидроина удерживаются в стабильном растворенном состоянии за счет особого строения концевых доменов, которые ориентируют гидрофобные участки внутрь белковых глобул.

Секреторный проток работает как сложный химический реактор. По мере продвижения белковой массы к выходу эпителиальные клетки протока активно откачивают ионы натрия и закачивают ионы калия и водорода. Уровень кислотности резко падает с нейтрального pH 7,2 до кислого pH 5,5. Изменение ионного состава запускает димеризацию концевых участков спидроина, заставляя молекулы выстраиваться параллельно друг другу.

Окончательное затвердевание вызывает сдвиговое напряжение. Сужающийся S-образный канал протока заставляет слои белкового раствора двигаться с разной скоростью. Молекулы механически растягиваются вдоль оси движения, их гидрофобные полиаланиновые блоки сближаются и образуют водородные связи. Формируются плотные кристаллические бета-складчатые листы, погруженные в аморфную эластичную матрицу из глицина и пролина. Вода выдавливается наружу и поглощается тканями стенки протока. Из паутинного отверстия выходит уже твердая нить.

Анатомия прядильного аппарата и специализация желез

Паук управляет выделением нитей при помощи паутинных бородавок на нижней стороне брюшка. У кругопрядов их три пары. Каждая бородавка усеяна десятками микроскопических хитиновых трубочек, называемых спиготами. К отдельным группам спиготов подходят протоки строго определенных типов желез, что позволяет животному мгновенно менять состав и свойства выпускаемого волокна.

• Большие ампуловидные железы вырабатывают драглайн, служащий страховочным тросом, каркасом и радиальными лучами сети.
• Малые ампуловидные железы поставляют волокно для временной строительной спирали и усиления центральной площадки.
• Флагеллоформные железы производят предельно эластичную сердцевину спирали, способную растягиваться втрое без разрыва.
• Агрегатные железы наносят на флагеллоформную нить микрокапли водного раствора гликопротеинов, создавая липкий слой.
• Грушевидные железы формируют быстротвердеющие крепежные диски, фиксирующие нити на коре, листьях или минеральном субстрате.
• Ациниформные железы служат источником шелка для плотного пеленания добычи и выстилки убежища.
• Трубчатые железы функционируют у самок в период размножения, создавая плотный войлок внешних оболочек кокона.

Как крестовик строит колесовидную сеть

Постройка ловчего колеса обыкновенным крестовиком (Araneus diadematus) занимает от сорока минут до полутора часов. Этот процесс подчинен жесткому врожденному двигательному шаблону, который паук выполняет в полной темноте исключительно на ощупь, ориентируясь на гравитацию и натяжение нитей лапами.

1. Паук выпускает по воздуху сверхтонкую мостовую нить, пока сквозняк не зацепит ее за соседнюю ветку, после чего ползет по ней и натягивает второй прочный слой.
2. С середины моста животное спускается вертикально вниз на страховочном тросе, закрепляет его в нижней точке и стягивает всю систему в Y-образную фигуру.
3. От центра развилки паук прокладывает наружные опорные рамки многоугольника, закладывая общий периметр будущей ловушки.
4. Из центрального хаба к раме поочередно натягиваются радиальные лучи с соблюдением одинакового углового шага.
5. От центра к внешнему краю прокладывается редкая вспомогательная спираль из нелипкого шелка, задающая жесткость лучам.
6. Паук разворачивается и движется от периферии к центру, накладывая клейкую флагеллоформную спираль и синхронно съедая временные сухие нити.

Типы ловчих сетей и их эволюция

Орбикулярная колесовидная сеть считается одной из самых экономичных конструкций, так как перекрывает максимальную площадь при минимальном расходе ценного белка. Однако пауки заселили разнообразные экологические ниши, создав альтернативные типы тенёт под конкретные типы жертв.

Воронковидные сети характерны для семейства Agelenidae. Они представляют собой горизонтальное плотное полотно из сухих переплетенных нитей, переходящее в жилую трубку в трещине коры или под камнем. Насекомое падает на полотно, запутывается в сухих микропетлях, а паук выбегает из укрытия благодаря вибрации и атакует жертву сверху.

Пространственные трехмерные сети строят пауки-тенетники семейства Theridiidae. Паутина выглядит как беспорядочное нагромождение перекрещивающихся нитей в углу помещения или под корягой. В нижней части паук натягивает строго вертикальные нити с каплями клея у самой земли. Пробегающий муравей задевает растяжку, точка отрыва у грунта лопается, и натянутое эластичное волокно резко вздергивает жертву в воздух.

Крибеллятные сети производятся пауками без использования жидкого клея. Такие виды обладают специальной перфорированной пластинкой перед бородавками, крибеллумом, и гребенчатыми щетинками на задних лапах, каламиструмом. Вычесывая шелк через гребень, паук расщепляет волокно на тысячи микроскопических нанонитей толщиной в несколько десятков нанометров. Полученная пушистая нить захватывает кутикулу насекомого сухим способом, удерживая волоски и выросты жертвы межмолекулярными силами Ван-дер-Ваальса.