Как пауки закрепляют свои сети
Паутина легка и нежна, но при этом невероятно упруга и устойчива к разрыву. Понимание структуры и способа построения этих нитей — задача, которую взяла на себя исследовательская группа Кильского университета. Учёные изучили пять различных видов пауков на предмет адгезии (прилипания) и прочности на разрыв особого шёлка, который они используют для крепления основной нити к поверхности. Как показано в их новом исследовании, опубликованном в международном Journal of the Royal Society Interface, учёные выяснили, что субстрат (поверхность) оказывает особенно значительное влияние на адгезию шёлка.
Исследовательская группа под руководством профессора Станислава Горба (Институт зоологии, Кильский университет) занимается функциональным анализом поверхностей животных. Почему лапы геккона прилипают к стене? Почему кожа змеи не истирается при движении? Самый свежий объект изучения группы — паучий шёлк: пауки используют так называемую страховочную нить, чтобы не упасть, спуститься вниз и построить каркас паутины. Нить фиксируется на поверхности и других нитях с помощью так называемых прикрепительных дисков, которые создаются вращательными движениями паутинных желёз и наносятся в виде особого решётчатого узора.
Учёные исследовали, как прикрепительные диски прилипают к различным поверхностям. «Для этого мы помещали пауков на стекло, тефлон и лист клёна ясенелистного, и они производили прикрепительные диски на каждой поверхности. Затем мы провели испытания на растяжение, чтобы измерить силу, необходимую для отрыва дисков от субстрата», — говорит автор исследования Йонас Вольф. По его словам, шёлк так сильно прилипал к стеклу, что нити разрывались до того, как отклеивались, в то время как диски, созданные на тефлоне, можно было оторвать целиком. Однако даже на тефлоне адгезия дисков в большинстве случаев была достаточной, чтобы выдержать вес, многократно превышающий вес паука. «На поверхности листа адгезия в итоге снижается до уровня, при котором прикрепительные диски чаще всего отрываются полностью», — добавляет Вольф.
Учёные объясняют это явление тем, что растительные поверхности часто содержат микроструктуры и/или воски, которые затрудняют передвижение по ним травоядным насекомым. Естественно, пауки также сталкиваются с этой проблемой, если хотят строить сети между растениями. «Мы предполагаем, что конкуренция между растениями и травоядными насекомыми создала эволюционное давление, заставившее пауков развивать более совершенные клеящие вещества», — говорит Вольф.
В настоящее время команда изучает точную структуру и функциональность прикрепительных дисков. «Наши выводы могут иметь большую ценность для разработки новых, высокоэффективных, экономичных и экологичных клеящих веществ», — говорит руководитель проекта Горб, говоря о возможных применениях этого исследования.