Jedwab pająka to cudowne włókno natury
Jedwab pajęczy jest mocny, ale giętki. Getty Images/Wszystkie zdjęcia Kanady/Mike Grandmaison
Jedwab pajęczy to jedna z najcudowniejszych naturalnych substancji na Ziemi. Większość materiałów budowlanych jest albo mocna, albo elastyczna, ale pajęczy jedwab to jedno i drugie. Został opisany jako mocniejszy niż stal (co nie jest całkiem dokładny, ale zbliżony), bardziej nieprzenikalny niż Kevlar i bardziej rozciągliwy niż nylon. Wytrzymuje duże obciążenia przed pęknięciem, co jest definicją twardego materiału. Pajęczy jedwab również przewodzi ciepło i wiadomo, że ma właściwości antybiotyczne.
Wszystkie pająki produkują jedwab
Wszystkie pająki produkują jedwab, od najdrobniejszego skaczący pająk do największego tarantula . Pająk ma na końcu odwłoka specjalne struktury zwane dyszami przędzalniczymi. Prawdopodobnie obserwowałeś pająka budującego sieć lub zjeżdżającego z jedwabnej nici. Pająk używa swoich tylnych nóg, aby stopniowo wyciągać pasmo jedwabiu z dysz przędzalniczych.
Jedwab pająka jest zrobiony z białka
Ale czym właściwie jest pajęczy jedwab? Jedwab pajęczy to włókno białkowe wytwarzane przez gruczoł w odwłoku pająka. Gruczoł przechowuje białko jedwabiu w postaci płynnej, co nie jest szczególnie przydatne do budowania struktur takich jak sieci. Kiedy pająk potrzebuje jedwabiu, upłynnione białko przechodzi przez kanał, w którym bierze kwaśną kąpiel. Jako pH białka jedwabiu ulega obniżeniu (ponieważ jest zakwaszony), zmienia strukturę. Ruch wyciągania jedwabiu z dysz przędzalniczych powoduje naprężenie substancji, co pomaga jej twardnieć w ciało stałe, gdy się wyłania.
Strukturalnie jedwab składa się z warstw białek amorficznych i krystalicznych. Twarde kryształy białka nadają jedwabiu wytrzymałość, a bardziej miękkie, bezkształtne białko zapewnia elastyczność. Białko jest naturalnie występującym polimer (w tym przypadku łańcuch aminokwasy ). Pajęczy jedwab, keratyna i kolagen wszystkie składają się z białka.
Pająki często odzyskują cenne białka jedwabiu, jedząc swoje sieci. Naukowcy oznaczyli białka jedwabiu za pomocą markerów radioaktywnych i zbadali nowy jedwab, aby określić, jak skutecznie pająki przetwarzają jedwab. Co ciekawe, odkryli, że pająki mogą spożywać i ponownie wykorzystywać białka jedwabiu w ciągu 30 minut. To niesamowity system recyklingu!
Ten wszechstronny materiał może mieć nieograniczone zastosowania, ale zbieranie jedwabiu pajęczego nie jest zbyt praktyczne na dużą skalę. Wytwarzanie syntetycznego materiału o właściwościach jedwabiu pajęczego od dawna jest Świętym Graalem badań naukowych.
8 sposobów, w jakie pająki używają jedwabiu
Naukowcy od wieków badali jedwab pajęczy i dowiedzieli się sporo o tym, jak wytwarzany i używany jest jedwab pajęczy. Niektóre pająki mogą w rzeczywistości wyprodukować 6 lub 7 rodzajów jedwabiu, używając różnych gruczołów jedwabnych. Kiedy pająk tka jedwabną nić, może łączyć różne rodzaje jedwabiu, aby wytworzyć wyspecjalizowane włókna do różnych celów. Czasami pająk potrzebuje bardziej lepkiego jedwabnego pasma, a innym razem potrzebuje mocniejszego.
Jak można sobie wyobrazić, pająki dobrze wykorzystują swoje umiejętności wytwarzania jedwabiu. Kiedy myślimy o pająkach przędzących jedwab, zwykle myślimy o nich budujących sieci. Ale pająki używają jedwabiu do wielu celów.
1. Pająki używają jedwabiu do łapania zdobyczy
Najbardziej znanym zastosowaniem jedwabiu przez pająki jest konstruowanie sieci, których używają do usidlenia zdobyczy. Niektóre pająki, jak tkacze kuli , konstruuj okrągłe sieci z lepkimi nitkami, aby złapać latające owady. Pająki torebkowe wykorzystują innowacyjny projekt. Obracają pionową jedwabną rurkę i chowają się w niej. Kiedy owad wyląduje na zewnątrz tuby, pająk z pajęczyny przecina jedwab i wciąga owada do środka. Większość pająków tkających sieć ma słaby wzrok, więc wyczuwają zdobycz w sieci, wyczuwając wibracje przemieszczające się po jedwabnych pasmach. Niedawne badanie wykazało, że jedwab pajęczy może wibrować w szerokim zakresie częstotliwości , dzięki czemu pająk wyczuwał ruchy „nawet stu nanometrów — 1/1000 szerokości ludzkiego włosa”.
Ale to nie jedyny sposób, w jaki pająki używają jedwabiu do łapania posiłków. Na przykład pająk bolas kręci coś w rodzaju jedwabnej żyłki – długą nitkę z lepką kulką na końcu. Kiedy owad przechodzi obok, pająk bolas rzuca linkę w stronę ofiary i wciąga swój zdobycz. Pająki rzucające sieć kręcą małą pajęczynę w kształcie maleńkiej sieci i trzymają ją między stopami. Gdy zbliża się owad, pająk zarzuca jedwabną siatkę i usidla ofiarę.
2. Jedwab użytkownika pająków, aby ujarzmić zdobycz
Niektóre pająki, jak pająki pajęczynowe , używaj jedwabiu, aby całkowicie ujarzmić swoją ofiarę. Czy widziałeś kiedyś, jak pająk łapie muchę lub ćmę i szybko owija ją w jedwab jak mumię? Pająki pajęczynowe mają na nogach specjalne szczeciny, które umożliwiają im ciasne nawijanie lepkiego jedwabiu wokół walczącego owada.
3. Pająki używają jedwabiu do podróży
Każdy, kto czyta Strona Charlotte jako dziecko będzie zaznajomiony z tym zachowaniem pająka, znanym jako balonowanie. Młode pająki (tzw. pająki) rozpraszają się wkrótce po wynurzeniu się z jaja. U niektórych gatunków pająk wspina się na odsłoniętą powierzchnię, podnosi brzuch i rzuca jedwabną nić na wiatr. Gdy prąd powietrza ciągnie jedwabne pasmo, pająk unosi się w powietrzu i może być przenoszony na wiele mil.
4. Pająki używają jedwabiu, aby nie spaść
Kogo nie przestraszył pająk zstępujący nagle na jedwabnej nici? Podczas eksploracji terenu pająki zwykle zostawiają za sobą ślad jedwabnej liny, zwanej dragline. Jedwabna linka zabezpieczająca pomaga pająkowi uchronić się przed niekontrolowanym upadkiem. Pająki również wykorzystują linkę do zjeżdżania w kontrolowany sposób. Jeśli pająk natknie się na kłopoty poniżej, może szybko wspiąć się po linie w bezpieczne miejsce.
5. Pająki używają jedwabiu, aby się nie zgubić
Pająki mogą również użyć linki, aby znaleźć drogę do domu. Jeśli pająk zabłądzi zbyt daleko od swojego kryjówki lub nory, może podążać za jedwabną linią z powrotem do swojego domu.
6. Pająki używają jedwabiu do schronienia
Wiele pająków używa jedwabiu do budowy lub wzmacniania schronienia lub schronienia. Obie ptaszniki oraz wilcze pająki kopać nory w ziemi i wyścielać swoje domy jedwabiem. Niektóre pająki budujące sieci budują specjalne kryjówki w obrębie lub w sąsiedztwie swoich sieci. Na przykład pająki tkaczy lejkowatych kręcą kryjówkę w kształcie stożka po jednej stronie swoich sieci, gdzie mogą ukrywać się zarówno przed ofiarami, jak i drapieżnikami.
7. Pająki używają jedwabiu do mate
Przed kryciem samiec pająka musi przygotować i przygotować swoje plemniki. Samce pająków przędą jedwab i budują małe sieci plemników, tylko w tym celu. Przenosi plemniki z otworu genitalnego do specjalnej sieci, a następnie pobiera plemniki pedipalpami. Mając nasienie bezpiecznie przechowywane w pedipalps, może szukać receptywnej samicy.
8. Pająki używają jedwabiu do ochrony potomstwa
Samice pająków wytwarzają szczególnie mocny jedwab, z którego można zbudować woreczki z jaj. Następnie składa jaja w worku, gdzie będą chronione przed pogodą i potencjalnymi drapieżnikami, ponieważ rozwijają się i wykluwają w maleńkie pająki . Większość pająków-matek mocuje worek jaja do powierzchni, często w pobliżu jej sieci. Wilcze pająki nie ryzykują i niosą woreczek z jajem, dopóki nie pojawi się potomstwo.
Źródła:
- Wprowadzenie Borrora i Delonga do badania owadów , wydanie 7, Charles A. Triplehorn i Norman F. Johnson.
- Encyklopedia Entomologii , wydanie drugie, pod redakcją Johna L. Capinera.
- Naukowcy ASU odkrywają tajemnice pajęczego jedwabiu , Uniwersytet Stanowy w Arizonie, 27 stycznia 2013 r.
- Inżynier stanu Iowa odkrywa, że pajęczy jedwab przewodzi ciepło, a także metale , Iowa State University, 5 marca 2012 r.
- Obniżenie pH reguluje produkcję jedwabiu pająka , Szwedzki Uniwersytet Nauk Rolniczych, 12 maja 2010 r.
- Badacz ze Stanford rzuca nowe światło na tajemnice pajęczego jedwabiu , Uniwersytet Stanforda, 4 lutego 2013 r.
- Reguła błędów! Wprowadzenie do świata owadów , autorstwa Whitney Cranshaw i Richarda Redaka.
- Spiders, strona internetowa Smithsonian National Museum of Natural History.
- Pająki słuchają swoich sieci , Carrie Arnold, witryna National Geographic, 5 czerwca 2014 r.
- Pająki rzucające siatkę , strona internetowa Muzeum Australijskiego.
- Pająki Purseweb , strona internetowa Uniwersytetu Kentucky Entomology.