Seil aus Spinnweben. Welche Bedeutung haben Netze im Leben von Spinnen? Zusammensetzung eines Spinnennetzes

Praktische Vorteile des Webs.

Jeden Die meisten von uns kennen das Netz: Wir sind immer wieder auf Spinnweben im Wald und sogar bei uns zu Hause gestoßen. Mit einem Besen fegen sie Spinnweben aus den Ecken, und wenn sie im Wald versehentlich mit dem Gesicht darin landen, schütteln sie sie ungehalten ab.

Mittlerweile ist Spinnennetz ein sehr interessantes und nützliches Naturmaterial für praktische Anwendungen, dessen enorme Bedeutung heute zu Unrecht von zahlreichen synthetischen Polymeren in den Schatten gestellt wird.

Die feinsten Fäden des ältesten Netzes wurden von Arbeitern der Universität Oxford in East Sussex in einem Stück Bernstein entdeckt. Das Alter des einzigartigen Fundes wird auf etwa 140 Millionen Jahre geschätzt. Bis zu diesem Zeitpunkt wurde angenommen, dass die älteste Spinne ein Netz in einem Stück Bernstein war, das im Libanon vor 130 Millionen Jahren gefunden wurde, und die älteste Spinne wurde in etwa 120 Millionen Jahre altem Bernstein gefunden. Bernstein, der vor mehr als 100 Millionen Jahren entstand, ist äußerst selten.

Mithilfe modernster Ultramikroskopie-Technologien konnten Wissenschaftler das älteste Spinnennetz identifizieren, dessen Fadenlänge etwas mehr als einen Millimeter betrug. Interessanterweise ähnelt das Netz dem, das moderne Spinnen weben. Der Standort der entdeckten Fäden ermöglichte die Feststellung, dass es sich dabei um Träger des Kugelnetzes handelte. Das gleiche Stück Bernstein konservierte zwei Stränge alter Spinnweben.

Dank dieser Entdeckung legten die Paläobiologen, die sie untersuchten, nahe, dass Spinnentiere tatsächlich viel ältere Lebewesen sind als bisher angenommen. Früher glaubte man, dass die weite Verbreitung von Fluginsekten, die den Spinnentieren als Beute dienten, auf das Aufkommen von Blütenpflanzen auf unserem Planeten zurückzuführen sei. Nach der Untersuchung der Entdeckung von Oxford-Wissenschaftlern wurde vermutet, dass die ältesten Spinnentiere kriechende und springende Insekten jagten, indem sie Netze auf der Bodenoberfläche webten.

Zusätzlich zu den Spinnweben konservierte dasselbe Stück Bernstein verkohlte Partikel verbrannter Rinde und den Saft eines Nadelbaums. Vermutlich hat der Baum bei einem Waldbrand Harz freigesetzt, das die Spinnweben absorbierte und sich anschließend in Bernstein verwandelte.

Spinnen selbst nutzen Netze, um Unterschlupf zu bauen, Höhlen auszukleiden, Netze zu fangen und Eier zu kokons. Männchen bauen daraus ein Spermiennetz zur Fortpflanzung. Bei den Jungtieren mancher Spinnen dienen lange Netzfäden als Fallschirme, wenn sie sich durch den Wind fortbewegen. Bei der Herstellung eines Fangnetzes spannt die Spinne zunächst den Rahmen und die Radialfäden, legt dann einen temporären Stützspiralfaden und webt erst danach ein selbstklebendes Spiralfangnetz, woraufhin der Schnitt den Stützfaden abbeißt.

Spinnennetz ist ein Protein, das mit Glycin, Alanin und Serin angereichert ist. In der Arachnoidea liegt es in flüssiger Form vor. Bei der Sekretion durch zahlreiche Spinnröhrchen, die sich an der Oberfläche der Arachnoidalwarzen öffnen, verändert sich die Struktur des Proteins, wodurch es in Form eines dünnen Fadens aushärtet. Anschließend verwebt die Spinne diese Primärfäden zu einer dickeren Netzfaser.

Das Rückgrat des Netzes besteht aus zwei Proteinen: dem stärkeren Spidroin-1 und dem elastischeren Spidroin-2. Es ist die Kombination ihrer Eigenschaften, die die einzigartigen Eigenschaften des Webs bestimmt.

Das Gespinst kann einen Durchmesser von bis zu mehreren Millimetern haben und besteht aus sehr dünnen Fäden. Das Netz ist extrem dünn und leicht. Um den Äquator unseres Planeten zu umrunden, wären nur 340 g nötig!

Wissenschaftler interessieren sich vor allem für den Rahmenfaden des Netzes, der ungewöhnlich stark und elastisch ist. Nur wenige Menschen wissen, dass Spinnengarn in seiner Festigkeit dem von Nylon nahekommt – seine Zugfestigkeit liegt zwischen 40 und 260 kg/mm2 und ist damit um ein Vielfaches stärker als die von Stahl. Wenn die Bahn einen Durchmesser von 1 mm hätte, könnte sie eine Last von etwa 200 kg tragen. Stahldraht mit gleichem Durchmesser hält deutlich weniger aus: 30-100 kg, je nach Stahlsorte. Darüber hinaus ist es ungewöhnlich elastisch.

Interessanterweise zieht sich die Bahn stark zusammen, wenn sie nass wird (dieses Phänomen wird Superkontraktion genannt). Dies liegt daran, dass Wassermoleküle in die Faser eindringen und die ungeordneten hydrophilen Bereiche beweglicher machen. Wenn sich das Netz aufgrund von Insekten gedehnt hat und durchhängt, zieht es sich an einem feuchten oder regnerischen Tag zusammen und stellt gleichzeitig seine Form wieder her.

Eine weitere ungewöhnliche Eigenschaft eines Spinnennetzes ist seine innere Artikulation: Ein an der Faser eines Spinnennetzes hängender Gegenstand kann unbegrenzt in die gleiche Richtung gedreht werden und verdreht sich gleichzeitig nicht nur nicht, sondern erzeugt überhaupt keine spürbare Gegenkraft .

Wie Sie wissen, haben die Menschen mit viel Einfallsreichtum Naturfäden aus Naturmaterialien gewonnen. Anschließend entstanden aus solchen Fäden Stoffe – aus Wolle, Baumwolle, Flachs, Brennnessel und sogar aus den feinsten Fäden von Seidenraupenkokons. Allerdings eröffnet die Nutzung des Webs in dieser Richtung neue Perspektiven, denn ist ein hervorragendes Material zur Herstellung langlebiger und leichter Stoffe.

Der erste Versuch, einen solchen Stoff herzustellen, wurde vor drei Jahrhunderten vom französischen Entomologen Bon unternommen, der der Royal Scientific Society seine Vorschläge vorlegte, importierte Seide durch Spinnenseide zu ersetzen. Als Muster wurden Strümpfe und Handschuhe aus Spinnenseide mitgeliefert. Die Idee des Wissenschaftlers fand aufgrund der Schwierigkeit der Massenzucht von Spinnen keine Unterstützung. Heutzutage gibt es eine Lösung für dieses Problem, aber das Aufkommen einer großen Anzahl synthetischer Fäden hat die Nachfrage nach Spinnenseide stark reduziert.

Der Spinnennetzstoff zeichnet sich durch außergewöhnliche Stärke, Leichtigkeit und Schönheit aus und wird auch heute noch verwendet. Er ist in China unter dem Namen „Eastern Sea Fabric“ bekannt. Die Polynesier nutzten das Netz großer Spinnen als Faden zum Nähen und Weben von Angelausrüstung. Zu Beginn des 18. Jahrhunderts wurden in Frankreich aus dem Geflecht von Kreuzen Handschuhe und Strümpfe hergestellt, die allgemeine Bewunderung hervorriefen. Es ist bekannt, dass aus einer Spinne bis zu 500 m Faden auf einmal gewonnen werden können. Im Jahr 1899 versuchten sie, aus dem Netz einer großen Madagaskar-Spinne Stoff für die Bespannung eines Luftschiffs zu gewinnen, und es gelang ihnen, ein 5 m langes Muster luxuriösen Stoffes herzustellen.

Heutzutage werden Spinnennetzfäden hauptsächlich in der optischen Industrie zum Anbringen von Fadenkreuzen in optischen Instrumenten und als Fäden in der Mikrochirurgie verwendet. Aufgrund ihres hohen Gehalts an bakteriziden Eigenschaften können sie in der Medizin erfolgreich als Nahtmaterial, künstliche Bänder und Sehnen eingesetzt werden. Filme zur Heilung von Wunden, Verbrennungen usw.

Es ist unmöglich, solche Proteine im Labor chemisch zu synthetisieren, sie sind zu komplex. Wissenschaftlern gelang es jedoch, mithilfe biotechnologischer Technologien eine Art künstliches Analogon zu schaffen. Dieser Faden wurde von Spezialisten des Uglekhimvolokno-Forschungszentrums in Mytischtschi auf Festigkeit getestet. Ein nur wenige Mikrometer dicker Faden kann beim Reißen einer Belastung von 50–100 mg standhalten. Es stellte sich heraus, dass es nur viermal weniger haltbar war als das einer Spinne, und das ist ein sehr gutes Ergebnis. Gleichzeitig ist der Wert der Bruchenergie (Elastizität) dieses Fadens bereits höher als der von Knochen oder Sehnen.

Aus Spinnweben lassen sich nicht nur Fäden, sondern auch Filme herstellen. In dieser Form ist geplant, mit „künstlichem Netz“ heilende Abdeckungen für Wunden und Verbrennungen herzustellen, die vom Körper nicht abgestoßen werden und die Regeneration des eigenen Epithels anregen.

Es wurden Versuche unternommen, Spinnweben ähnlich wie Seide auf natürliche Weise zu gewinnen. Es wurden sogar verschiedene Geräte erfunden, um die Spinne zu „melken“ und die zarten Fäden vorsichtig auf eine langsam rotierende Spule aufzuwickeln.

Es gab mehrere Hindernisse. Erstens die streitsüchtige Natur der Spinnen: Wenn diese Tiere zusammengehalten werden, streiten und fressen sie sich gegenseitig. Zweitens produziert jede Spinne nur sehr wenig Netz: Man schätzt, dass 27.000 mittelgroße Spinnen benötigt werden, um 500 g Ballaststoffe zu produzieren. Es ist klar, dass die Produktivität der Arthropoden wahrscheinlich nicht den industriellen Anforderungen genügen wird. Es gibt nur einen Ausweg: Lernen Sie, es künstlich zu erhalten.

Bewohner der Pazifikinseln „zwingen“ Spinnen, Fischernetze zu weben, die ungewöhnlich stark und im Wasser fast unsichtbar sind. Und auf der Insel Madagaskar, nahe der Ostküste Afrikas, verwenden viele Dorfbewohner immer noch Spinnennetze anstelle von Fäden.

Die vor etwa hundert Jahren von einem französischen Prediger entwickelte Technologie ermöglichte das Sammeln goldener Netze von einer Million Madagaskar-Spinnen.

Der Kunstkritiker Simon Peers und sein amerikanischer Geschäftspartner Nicholas Godley stellten mehrere Dutzend Arbeiter ein, um eine einzigartige Leinwand mit den Maßen 3,4 mal 1,2 Meter zu schaffen.

Die Lieferanten der „Fäden“ waren eine Million Radspinnen (Goldradspinnen), die zur Gattung Nephila gehörten. Der Wissenschaftler und Unternehmer investierte fast fünf Jahre seines Lebens und etwa 500.000 US-Dollar in die Herstellung eines Stücks des vielleicht ungewöhnlichsten Stoffes.

Goodley kam 1994 zum ersten Mal nach Madagaskar, wo er ein kleines Unternehmen gründete, das Waren aus Fasern der Raphia-Palme herstellte. 1999 veröffentlichte Nicholas seine erste Kollektion von Modetaschen (anscheinend aus demselben Material), 2005 schloss er die Fabrik und stellte zusammen mit Pierce vollständig auf die Produktion von „Spinnenstoff“ um.

Goodley wurde zu diesem ungewöhnlichen Gemälde durch Geschichten darüber inspiriert, wie der französische Gouverneur einer der Provinzen Madagaskars im 19. Jahrhundert versuchte, etwas Ähnliches zu tun. Allerdings wusste Nicholas nicht genau, ob diese Geschichten wahr oder erfunden waren.

Tatsächlich ist Spinnenseide bei den Bewohnern Madagaskars nicht besonders beliebt (das ist verständlich, da die „normale“ Seidenraupe viel einfacher zu züchten ist). Dennoch entschieden sich auch im 19. Jahrhundert Untertanen des Merina-Königreichs für eine Zusammenarbeit mit ihm. Produkte aus Spinnennetzen wurden Mitgliedern königlicher Familien präsentiert. Es gab sogar eine besondere Tradition des Webens von Fäden.

Die Arbeit von Pearce und Goodley begann, als sie 70 Arbeiter anstellten, um Spinnen der Art Nephila madagascariensis in der Nähe der Hauptstadt Madagaskars, Antananarivo, zu sammeln.

Nur Weibchen bilden ein einzigartiges, dauerhaftes Netz mit einem goldenen Farbton. Die Sammlung fand während der Regenzeit statt, da Arthropoden ihre Netze nur zu dieser Jahreszeit produzieren (was zusätzliche Einschränkungen für den Produktionsprozess des Netzes mit sich bringt).

Um eine Art Spinnerei zu schaffen, wurden die Spinnen in spezielle Kammern gebracht, wo sie bewegungslos gehalten wurden. Es muss gesagt werden, dass Nephila madagascariensis nicht giftig sind, aber beißen. Sie können auch fliehen oder sich gegenseitig fressen. „Zuerst hatten wir 20 Weibchen, aber bald waren es drei, die aber sehr dick waren“, sagt Pierce.

So wurden die unruhigen Kreaturen am Ende voneinander isoliert und gleichzeitig die Zahl der gleichzeitig in der Fabrik lebenden Individuen erhöht.

Zehn Arbeiter sammelten Netze ein, die an den Spinnorganen der Spinnen hingen. Auf diese Weise konnten von einer Person etwa 25 Meter kostbares Material gewonnen werden.

Pearce stellt fest, dass vierzehntausend Spinnen etwa 28 Gramm Spinnenseide produzieren und das Gesamtgewicht des fertigen Stücks Stoff bis zu 1180 Gramm betrug!

Als nächstes drehten Weber zur Herstellung des Primärfadens 24 Gewebestücke manuell zu einem zusammen, vier Primärfäden wurden dann zu einem Hauptfaden verarbeitet (insgesamt 96 Teile) und erst daraus webten sie den Stoff. Sie können sich vorstellen, wie mühsam die Arbeit sein muss.

Material aus Spinnennetzen wird auf dem Schlachtfeld, in der Chirurgie und sogar im Weltraum nützlich sein, da sind sich viele Experten sicher. Das Institut für Bioorganische Chemie der Russischen Akademie der Wissenschaften sowie das Institut für Transplantologie und künstliche Organe sind an der Gewinnung von Produkten aus Spinnennetzproteinen interessiert.

In der Volksmedizin gibt es ein solches Rezept: Um die Blutung zu stoppen, kann man ein Spinnennetz auf eine Wunde oder einen Abrieb auftragen und es vorsichtig von darin steckenden Insekten und kleinen Zweigen befreien. Es stellt sich heraus, dass Spinnennetze eine blutstillende Wirkung haben und die Heilung geschädigter Haut beschleunigen. Chirurgen und Transplantologen könnten es als Material zum Nähen, zur Verstärkung von Implantaten und sogar als Rohling für künstliche Organe verwenden. Mithilfe von Spinnennetzen können die mechanischen Eigenschaften vieler heute in der Medizin verwendeter Materialien deutlich verbessert werden.

Vertreter der Spinnentierordnung sind überall anzutreffen. Dies sind Raubtiere, die Insekten jagen. Sie fangen ihre Beute mit einem Netz. Dabei handelt es sich um eine flexible und haltbare Faser, an der Fliegen, Bienen und Mücken haften bleiben. Wie eine Spinne ein Netz webt, ist eine häufig gestellte Frage, wenn man sich ein erstaunliches Fangnetz ansieht.

Was ist ein Web?

Spinnen gehören zu den ältesten Bewohnern der Erde; aufgrund ihrer geringen Größe und ihres besonderen Aussehens werden sie fälschlicherweise als Insekten betrachtet. Tatsächlich handelt es sich hierbei um Vertreter der Arthropodenordnung. Der Körper der Spinne hat acht Beine und zwei Abschnitte:

Cephalothorax;
Abdomen.

Im Gegensatz zu Insekten haben sie keine Fühler und keinen Hals, der den Kopf von der Brust trennt. Der Hinterleib eines Spinnentiers ist eine Art Fabrik zur Herstellung von Spinnweben. Es enthält Drüsen, die ein Sekret produzieren, das aus Proteinen besteht, die mit Alanin angereichert sind, das Festigkeit verleiht, und Glycin, das für Elastizität verantwortlich ist. Nach der chemischen Formel ähneln Spinnweben der Seide von Insekten. Im Inneren der Drüsen liegt das Sekret in flüssigem Zustand vor, an der Luft verhärtet es jedoch.

Information. Die Seide von Seidenraupenraupen und Spinnennetzen hat eine ähnliche Zusammensetzung – 50 % besteht aus Fibroinprotein. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Spinnenfäden viel stärker sind als Raupensekrete. Dies liegt an der Besonderheit der Faserbildung

Woher kommt ein Spinnennetz?

Am Bauch des Arthropoden befinden sich Auswüchse – Spinnenwarzen. In ihrem oberen Teil öffnen sich die Kanäle der Arachnoidea und bilden Fäden. Es gibt 6 Arten von Drüsen, die Seide für unterschiedliche Zwecke produzieren (Bewegen, Herablassen, Beute verwickeln, Eier aufbewahren). Bei einer Art kommen nicht alle diese Organe gleichzeitig vor; normalerweise hat ein Individuum 1-4 Drüsenpaare.

Auf der Warzenoberfläche befinden sich bis zu 500 rotierende Röhren, die für die Proteinsekretion sorgen. Die Spinne spinnt ihr Netz wie folgt:

Spinnenwarzen werden gegen den Untergrund (Baum, Gras, Wand usw.) gedrückt;
eine kleine Menge Protein haftet an der ausgewählten Stelle;
die Spinne entfernt sich und zieht mit den Hinterbeinen am Faden;
für die Hauptarbeit werden lange und flexible Vorderbeine verwendet, mit deren Hilfe ein Rahmen aus trockenen Fäden entsteht;
Der letzte Schritt bei der Herstellung des Netzwerks ist die Bildung klebriger Spiralen.

Dank der Beobachtungen von Wissenschaftlern wurde bekannt, woher das Spinnennetz stammt. Sie entsteht durch bewegliche Warzenpaare am Bauch.

Interessante Tatsache. Das Netz ist sehr leicht; das Gewicht eines Fadens, der die Erde entlang des Äquators umwickelt, würde nur 450 g betragen.

Spinne zieht Faden aus Bauch

Wie baut man ein Fischernetz?

Der Wind ist der beste Helfer der Spinne beim Bauen. Nachdem das Spinnentier einen dünnen Faden aus den Warzen gezogen hat, setzt es ihn einem Luftstrom aus, der die gefrorene Seide über eine beträchtliche Distanz transportiert. Dies ist die geheime Art und Weise, wie eine Spinne ein Netz zwischen Bäumen webt. Das Netz klammert sich leicht an Äste und dient als Seil, mit dem sich das Spinnentier von Ort zu Ort bewegt.

In der Struktur des Webs lässt sich ein bestimmtes Muster erkennen. Seine Basis ist ein Rahmen aus starken und dicken Fäden, die in Form von von einem Punkt divergierenden Strahlen angeordnet sind. Ausgehend vom äußeren Teil bildet die Spinne Kreise und bewegt sich allmählich zur Mitte hin. Es ist erstaunlich, dass ohne jegliche Ausrüstung der gleiche Abstand zwischen den einzelnen Kreisen eingehalten wird. Dieser Teil der Fasern ist klebrig und dort bleiben Insekten hängen.

Interessante Tatsache. Die Spinne frisst ihr eigenes Netz. Wissenschaftler bieten hierfür zwei Erklärungen an: Auf diese Weise wird der Proteinverlust bei der Reparatur des Fischernetzes ausgeglichen, oder die Spinne trinkt einfach an den Seidenfäden hängendes Wasser.

Die Komplexität des Netzmusters hängt von der Art des Spinnentiers ab. Niedere Arthropoden bilden einfache Netzwerke, während höhere komplexe geometrische Muster bilden. Es wird geschätzt, dass es eine Falle mit 39 Radien und 39 Spiralen bildet. Neben glatten Radialfäden, Hilfs- und Fängerspiralen gibt es Signalfäden. Diese Elemente fangen die Schwingungen der gefangenen Beute ein und übertragen sie auf das Raubtier. Wenn ein Fremdkörper (ein Ast, ein Blatt) auftaucht, trennt der kleine Besitzer ihn, wirft ihn weg und stellt dann das Netz wieder her.

Große baumbewohnende Spinnentiere ziehen Fallen mit einem Durchmesser von bis zu 1 m, in die nicht nur Insekten, sondern auch kleine Vögel hineinfallen.

Wie lange braucht eine Spinne, um ein Netz zu weben?

Ein Raubtier verbringt zwischen einer halben und zwei bis drei Stunden damit, eine durchbrochene Falle für Insekten zu bauen. Die Betriebsdauer hängt von den Wetterbedingungen und der geplanten Netzgröße ab. Einige Arten weben täglich Seidenfäden, je nach Lebensstil morgens oder abends. Einer der Faktoren, die bestimmen, wie lange eine Spinne braucht, um ein Netz zu weben, ist ihre Art – flach oder voluminös. Die flache Variante ist die bekannte Version von radialen Fäden und Spiralen, die volumetrische Variante ist eine Falle aus einem Faserklumpen.

Zweck des Webs

Feine Netze sind nicht nur Insektenfallen. Die Rolle des Netzes im Leben der Spinnentiere ist viel umfassender.

Beute fangen

Alle Spinnen sind Raubtiere und töten ihre Beute mit Gift. Darüber hinaus haben manche Menschen eine fragile Konstitution und können selbst Opfer von Insekten, beispielsweise Wespen, werden. Zum Jagen brauchen sie Schutz und eine Falle. Klebrige Fasern erfüllen diese Funktion. Sie verwickeln die im Netz gefangene Beute in einen Kokon aus Fäden und belassen ihn dort, bis das injizierte Enzym sie in einen flüssigen Zustand bringt.

Spinnentierseidenfasern sind dünner als menschliches Haar, ihre spezifische Zugfestigkeit ist jedoch mit der von Stahldraht vergleichbar.

Reproduktion

Während der Paarungszeit befestigen die Männchen ihre eigenen Fäden am Netz des Weibchens. Indem sie rhythmisch auf die Seidenfasern schlagen, teilen sie einem potenziellen Partner ihre Absichten mit. Das umwerbende Weibchen begibt sich zur Paarung in das Revier des Männchens. Bei manchen Arten leitet das Weibchen die Partnersuche ein. Sie sondert einen Faden mit Pheromonen ab, dank dessen die Spinne sie findet.

Heimat für die Nachwelt

Aus dem seidigen Gespinstsekret werden Kokons für Eier gewebt. Ihre Anzahl beträgt je nach Arthropodenart 2-1000 Stück. Die Weibchen hängen die Gespinstsäcke mit den Eiern an einem sicheren Ort auf. Die Kokonhülle ist ziemlich stark, sie besteht aus mehreren Schichten und ist mit flüssigem Sekret imprägniert.

In ihrem Bau weben Spinnentiere Netze um die Wände. Dies trägt zur Schaffung eines günstigen Mikroklimas bei und dient als Schutz vor schlechtem Wetter und natürlichen Feinden.

Ziehen um

Eine der Antworten auf die Frage, warum eine Spinne ein Netz webt, ist, dass sie Fäden als Vehikel verwendet. Um sich zwischen Bäumen und Büschen zu bewegen, schnell zu verstehen und zu fallen, braucht es starke Fasern. Um weite Strecken zu fliegen, klettern Spinnen in große Höhen, lassen ein schnell verhärtendes Netz los und fliegen dann bei einem Windstoß mehrere Kilometer davon. Am häufigsten werden Ausflüge an warmen, klaren Tagen des Altweibersommers unternommen.

Warum bleibt die Spinne nicht an ihrem Netz hängen?

Um nicht in ihre eigene Falle zu tappen, macht die Spinne mehrere trockene Fäden für die Bewegung. Ich kenne mich mit den Feinheiten von Netzen bestens aus und er nähert sich sicher der festsitzenden Beute. Normalerweise verbleibt in der Mitte des Fischernetzes ein sicherer Bereich, in dem das Raubtier auf Beute wartet.

Das Interesse der Wissenschaftler an der Interaktion von Spinnentieren mit ihren Jagdfallen begann vor mehr als 100 Jahren. Zunächst wurde vermutet, dass sich auf ihren Pfoten ein spezielles Gleitmittel befand, das ein Festkleben verhinderte. Es wurde nie eine Bestätigung der Theorie gefunden. Das Filmen der Bewegung der Spinnenbeine entlang von Fasern aus dem gefrorenen Sekret mit einer Spezialkamera lieferte eine Erklärung für den Kontaktmechanismus.

Eine Spinne bleibt aus drei Gründen nicht an ihrem Netz hängen:

viele elastische Haare an seinen Beinen verringern die Kontaktfläche mit der klebrigen Spirale;
die Spitzen der Spinnenbeine sind mit einer öligen Flüssigkeit bedeckt;
Bewegung geschieht auf besondere Weise.

Was ist das Geheimnis der Struktur der Beine, die Spinnentieren hilft, ein Anhaften zu vermeiden? An jedem Bein der Spinne befinden sich zwei Stützklauen, mit denen sie sich an der Oberfläche festhält, und eine flexible Kralle. Bei seiner Bewegung drückt es die Fäden gegen die flexiblen Haare am Fuß. Wenn die Spinne ihr Bein hebt, richtet sich die Klaue auf und die Haare schieben das Netz weg.

Eine weitere Erklärung ist der fehlende direkte Kontakt zwischen dem Bein des Spinnentiers und den klebrigen Tröpfchen. Sie fallen auf die Haare am Fuß und fließen dann leicht auf den Faden zurück. Welche Theorien Zoologen auch immer in Betracht ziehen, die Tatsache bleibt unverändert, dass Spinnen nicht zu Gefangenen ihrer eigenen klebrigen Fallen werden.

Auch andere Spinnentiere wie Milben und Pseudoskorpione können Netze weben. Aber ihre Netzwerke sind in ihrer Stärke und geschickten Weberei nicht mit den Werken echter Meister – Spinnen – zu vergleichen. Die moderne Wissenschaft ist noch nicht in der Lage, das Web mit einer synthetischen Methode zu reproduzieren. Die Technologie zur Herstellung von Spinnenseide bleibt eines der Geheimnisse der Natur.

Spinnweben, die zwischen den Ästen eines Baumes oder unter der Decke in der hinteren Ecke des Raumes hängen, kann jeder problemlos wegfegen. Aber nur wenige wissen, dass die Bahn mit einem Durchmesser von 1 mm einer Belastung von etwa 200 kg standhalten könnte. Stahldraht mit gleichem Durchmesser hält deutlich weniger aus: 30–100 kg, je nach Stahlsorte. Warum hat das Web so außergewöhnliche Eigenschaften?

Manche Spinnen spinnen bis zu sieben Arten von Fäden, von denen jede ihren eigenen Zweck hat. Fäden können nicht nur zum Beutefang, sondern auch zum Bau von Kokons und zum Fallschirmspringen verwendet werden (durch das Abheben im Wind können Spinnen einer plötzlichen Bedrohung entkommen und junge Spinnen können sich auf diese Weise in neue Gebiete ausbreiten). Jeder Vliestyp wird durch spezielle Drüsen hergestellt.

Das zum Beutefang verwendete Netz besteht aus mehreren Arten von Fäden (Abb. 1): Rahmen, Radial, Fänger und Hilfsfäden. Das größte Interesse der Wissenschaftler gilt dem Rahmenfaden: Er weist sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine hohe Elastizität auf – diese Kombination von Eigenschaften ist einzigartig. Höchste Zugfestigkeit des Rahmengewindes der Spinne Araneus diadematus beträgt 1,1–2,7. Zum Vergleich: Die Zugfestigkeit von Stahl beträgt 0,4–1,5 GPa und die von menschlichem Haar 0,25 GPa. Gleichzeitig kann sich das Rahmengewinde um 30–35 % dehnen und die meisten Metalle können einer Verformung von nicht mehr als 10–20 % standhalten.

Stellen wir uns ein fliegendes Insekt vor, das auf ein gespanntes Netz trifft. In diesem Fall muss sich der Faden des Netzes dehnen, damit die kinetische Energie des Fluginsekts in Wärme umgewandelt wird. Würde das Netz die empfangene Energie in Form elastischer Verformungsenergie speichern, würde das Insekt vom Netz abprallen wie von einem Trampolin. Eine wichtige Eigenschaft des Vlieses besteht darin, dass es beim schnellen Dehnen und anschließenden Zusammenziehen sehr viel Wärme freisetzt: Die pro Volumeneinheit freigesetzte Energie beträgt mehr als 150 MJ/m 3 (Stahl setzt 6 MJ/m 3 frei). Dadurch kann das Netz die Aufprallenergie effektiv ableiten und sich nicht zu sehr ausdehnen, wenn ein Opfer darin gefangen ist. Spinnennetze oder Polymere mit ähnlichen Eigenschaften könnten ideale Materialien für leichte Körperpanzer sein.

Spinnennetz ist also ein ungewöhnliches und vielversprechendes Material. Welche molekularen Mechanismen sind für seine außergewöhnlichen Eigenschaften verantwortlich?

Wir sind daran gewöhnt, dass Moleküle extrem kleine Objekte sind. Dies ist jedoch nicht immer der Fall: Um uns herum sind Polymere weit verbreitet, deren lange Moleküle aus gleichen oder ähnlichen Einheiten bestehen. Jeder weiß, dass die genetische Information eines lebenden Organismus in langen DNA-Molekülen gespeichert ist. Alle hielten Plastiktüten in den Händen, die aus langen, ineinander verschlungenen Polyethylenmolekülen bestanden. Polymermoleküle können enorme Größen erreichen.

Beispielsweise beträgt die Masse eines menschlichen DNA-Moleküls etwa 1,9·10 12 amu. (Dies ist jedoch etwa hundert Milliarden Mal mehr als die Masse eines Wassermoleküls), die Länge jedes Moleküls beträgt mehrere Zentimeter und die Gesamtlänge aller menschlichen DNA-Moleküle erreicht 10 11 km.

Die wichtigste Klasse natürlicher Polymere sind Proteine; sie bestehen aus Einheiten, die Aminosäuren genannt werden. Verschiedene Proteine erfüllen in lebenden Organismen höchst unterschiedliche Funktionen: Sie steuern chemische Reaktionen, werden als Baustoffe, zum Schutz usw. verwendet.

Der Gerüstfaden des Netzes besteht aus zwei Proteinen, die Spidroine 1 und 2 (aus dem Englischen) genannt werden Spinne- Spinne). Spidroine sind lange Moleküle mit Massen zwischen 120.000 und 720.000 amu. Die Aminosäuresequenzen von Spidroinen können von Spinne zu Spinne unterschiedlich sein, aber alle Spidroine haben gemeinsame Merkmale. Wenn man gedanklich ein langes Spidroin-Molekül in einer geraden Linie ausstreckt und sich die Abfolge der Aminosäuren ansieht, stellt sich heraus, dass es aus sich wiederholenden Abschnitten besteht, die einander ähnlich sind (Abb. 2). Im Molekül wechseln sich zwei Arten von Regionen ab: relativ hydrophile (jene, die energetisch günstig für den Kontakt mit Wassermolekülen sind) und relativ hydrophobe (jene, die den Kontakt mit Wasser vermeiden). An den Enden jedes Moleküls befinden sich zwei sich nicht wiederholende hydrophile Regionen, und die hydrophoben Regionen bestehen aus vielen Wiederholungen einer Aminosäure namens Alanin.

Ein langes Molekül (z. B. Protein, DNA, synthetisches Polymer) kann man sich als ein zerknittertes, verschlungenes Seil vorstellen. Das Dehnen ist nicht schwierig, da sich die Schleifen im Inneren des Moleküls mit relativ geringem Kraftaufwand aufrichten lassen. Einige Polymere (z. B. Gummi) können sich um bis zu 500 % ihrer ursprünglichen Länge dehnen. Daher ist die Fähigkeit von Spinnennetzen (einem Material aus langen Molekülen), sich stärker zu verformen als Metalle, nicht überraschend.

Woher kommt die Stärke des Webs?

Um dies zu verstehen, ist es wichtig, den Prozess der Fadenbildung zu verfolgen. Im Inneren der Spinnendrüse reichern sich Spidroine in Form einer konzentrierten Lösung an. Wenn sich das Filament bildet, verlässt diese Lösung die Drüse durch einen schmalen Kanal. Dies trägt dazu bei, die Moleküle zu dehnen und entlang der Dehnungsrichtung auszurichten, und die entsprechenden chemischen Veränderungen führen dazu, dass die Moleküle zusammenkleben. Fragmente von Molekülen, die aus Alaninen bestehen, verbinden sich und bilden eine geordnete Struktur, ähnlich einem Kristall (Abb. 3). Innerhalb einer solchen Struktur sind die Fragmente parallel zueinander angeordnet und durch Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verbunden. Es sind diese miteinander verzahnten Bereiche, die der Faser ihre Festigkeit verleihen. Die typische Größe solch dicht gepackter Molekülbereiche beträgt mehrere Nanometer. Die um sie herum befindlichen hydrophilen Bereiche erweisen sich als zufällig aufgerollte, ähnlich wie zerknitterte Seile; sie können sich aufrichten und so für die Dehnung des Netzes sorgen.

Viele Verbundwerkstoffe, beispielsweise verstärkte Kunststoffe, sind nach dem gleichen Prinzip wie der Gerüstfaden aufgebaut: In einer relativ weichen und flexiblen Matrix, die eine Verformung zulässt, befinden sich kleine harte Bereiche, die dem Material Festigkeit verleihen. Obwohl Materialwissenschaftler schon seit langem mit ähnlichen Systemen arbeiten, kommen künstlich hergestellte Verbundwerkstoffe in ihren Eigenschaften erst an Spinnennetze heran.

Beachten wir auch ein interessantes Merkmal der Fadenbildung. Die Spinne dehnt das Netz unter dem Einfluss ihres eigenen Gewichts aus, aber das resultierende Netz (Fadendurchmesser ca. 1–10 μm) kann normalerweise eine sechsfache Masse der Spinne selbst tragen. Wenn Sie das Gewicht der Spinne erhöhen, indem Sie sie in einer Zentrifuge drehen, beginnt sie, ein dickeres und haltbareres, aber weniger steifes Netz abzusondern.

Bei der Verwendung von Spinnennetzen stellt sich die Frage, wie diese in industriellen Mengen gewonnen werden können. Es gibt weltweit Anlagen zum „Melken“ von Spinnen, die Fäden herausziehen und auf spezielle Spulen aufwickeln. Diese Methode ist jedoch wirkungslos: Um 500 g Spinnennetz anzusammeln, werden 27.000 mittelgroße Spinnen benötigt. Und hier kommt den Forschern die Biotechnik zu Hilfe. Moderne Technologien ermöglichen es, Gene, die Spinnennetzproteine kodieren, in verschiedene lebende Organismen wie Bakterien oder Hefen einzuführen. Diese gentechnisch veränderten Organismen werden zu Quellen künstlicher Netze. Gentechnisch hergestellte Proteine werden als rekombinant bezeichnet. Beachten Sie, dass rekombinante Spidroine normalerweise viel kleiner sind als natürliche, die Struktur des Moleküls (abwechselnd hydrophile und hydrophobe Bereiche) jedoch unverändert bleibt.

Es besteht die Gewissheit, dass künstliche Netze in ihren Eigenschaften den natürlichen nicht unterlegen sein werden und als langlebiges und umweltfreundliches Material ihre praktische Anwendung finden werden. In Russland untersuchen mehrere wissenschaftliche Gruppen verschiedener Institute gemeinsam die Eigenschaften des Webs. Die Herstellung rekombinanter Spinnennetze erfolgt am Staatlichen Forschungsinstitut für Genetik und Selektion industrieller Mikroorganismen; die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Proteinen werden am Institut für Bioingenieurwesen der Fakultät für Biologie der Staatlichen Universität Moskau untersucht. M.V. Lomonosov, Produkte aus Spinnennetzproteinen werden am Institut für Bioorganische Chemie der Russischen Akademie der Wissenschaften gebildet und ihre medizinischen Anwendungen werden am Institut für Transplantologie und künstliche Organe untersucht.

Der Hinterleib von Spinnen enthält zahlreiche Spinnendrüsen. Ihre Kanäle münden in winzige Spinnröhren, die sich an den Enden von sechs Spinnenwarzen am Hinterleib der Spinne befinden. Die Kreuzspinne beispielsweise hat etwa 500-550 solcher Röhren. Die Arachnoidaldrüsen produzieren ein flüssiges, zähflüssiges Sekret, das aus Eiweiß besteht. Dieses Geheimnis hat die Fähigkeit, an der Luft sofort auszuhärten. Wenn daher das Proteinsekret der Arachnoidea durch die Spinnröhrchen abgesondert wird, verfestigt es sich in Form dünner Fäden.

12
1. Kreuzspinne (mit offener Bauchhöhle)
2. Spinnen-Arachnoidalwarzen

Die Spinne beginnt ihr Netz auf folgende Weise zu spinnen: Sie drückt die Netzwarzen auf den Untergrund; Gleichzeitig verfestigt sich ein kleiner Teil des freigesetzten Sekrets und bleibt daran haften. Anschließend zieht die Spinne mit ihren Hinterbeinen weiterhin das zähe Sekret aus den Netzschläuchen heraus. Wenn es sich von der Bindungsstelle entfernt, dehnt sich der Rest des Sekrets einfach zu schnell aushärtenden Fäden aus.

Spinnen nutzen Netze für verschiedene Zwecke. Im Netzunterschlupf findet die Spinne ein günstiges Mikroklima vor, in dem sie auch vor Feinden und schlechtem Wetter Zuflucht findet. Manche Spinnen weben Netze um die Wände ihrer Höhlen. Die Spinne webt aus ihrem Netz klebrige Fangnetze, um Beute zu fangen. Aus Spinnweben werden auch Eierkokons hergestellt, in denen sich Eier und junge Spinnen entwickeln. Das Netz wird auch von Spinnen zum Reisen genutzt – kleine Tarzans weben daraus Sicherheitsfäden, die sie vor dem Herunterfallen beim Springen schützen. Je nach Verwendungszweck kann die Spinne klebrige oder trockene Fäden einer bestimmten Dicke absondern.

In Bezug auf die chemische Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften ähneln Spinnweben der Seide von Seidenraupen und Raupen, nur ist sie viel fester und elastischer: Wenn die Bruchlast für Raupenseide 33-43 kg pro 1 mm 2 beträgt, dann für Spinnweben liegt zwischen 40 und 261 kg pro mm 2 (je nach Typ)!

Auch andere Spinnentiere wie Spinnmilben und Pseudoskorpione können Netze produzieren. Es waren jedoch die Spinnen, die die wahre Meisterschaft im Weben von Netzen erlangten. Schließlich ist es wichtig, eine Bahn nicht nur herstellen zu können, sondern diese auch in großen Mengen herzustellen. Darüber hinaus sollte der „Webstuhl“ an einem Ort aufgestellt werden, an dem er bequemer zu verwenden ist. Bei Pseudoskorpionen und Spinnmilben befindet sich die Rohstoffbasis des Netzes ... im Kopf, und der Webapparat befindet sich an den Mundanhängen. Im Kampf ums Dasein gewinnen Tiere einen Vorteil, deren Köpfe mit Gehirnen und nicht mit Spinnweben beschwert sind. Das sind Spinnen. Der Hinterleib einer Spinne ist eine echte Netzfabrik, und aus verkümmerten Bauchbeinen an der Unterseite des Hinterleibs bilden sich Spinnvorrichtungen – Spinnenwarzen. Und die Gliedmaßen der Spinnen sind einfach „golden“ – sie drehen sich so geschickt, dass jeder Spitzenklöppler sie beneiden würde.

Wenn wir eine Spinne sehen, bekommen viele von uns Angst und versuchen, sie zu zerstören. Und die Spinnweben, die in den Ecken und an den Bäumen hängen?
Warum und wie webt eine Spinne es?

Versuchen wir, das herauszufinden.
Erstens gibt es im Bauch der Spinne Spinnendrüsen, die ein klebriges Sekret produzieren, das in Form von Fäden in der Luft aushärtet, und die Bauchglieder mit beweglichen Warzen bilden einen Faden und dann eine Faser aus den Fäden. Mit Hilfe kammartiger Krallen und Borsten an ihren Gliedmaßen gleitet die Spinne schnell im Netz entlang.

Warum braucht eine Spinne ein Netz?

Wie ein Netz zum Fangen, denn sie sind echte Raubtiere. Durch die zähflüssige Flüssigkeit gelangen viele Lebewesen von Insekten bis hin zu Vögeln in ihre Schlinge.

Wenn ein Opfer in eine Falle tappt, schwingt das Opfer das Netz und die Vibrationen übertragen ein Signal an die Spinne. Er nähert sich der Trophäe, streut Verdauungsenzyme darauf, wickelt sie mit einem Netz in einen Kokon und wartet darauf, sie zu genießen.

Zur Reproduktion
Männliche Spinnen stricken Schnürsenkel neben dem Netz des Weibchens und klopfen dann regelmäßig mit ihren Gliedmaßen, um die Weibchen zur Paarung anzulocken. Und das Weibchen sondert einen Faden ab, der dabei hilft, ein Individuum zur Paarung zu finden. Er wiederum befestigt sein Netz an den Hauptfäden und signalisiert seiner Auserwählten, dass er hier ist, und sie steigt ohne Aggression entlang des befestigten Netzes hinab, um sich zu paaren.

Für Bewegung
Es gab Fälle, in denen Spinnen auf einem Schiff auf hoher See gesichtet wurden.

Einige Exemplare nutzen das Netz als Transportmittel. Sie klettern auf hohe Gegenstände und geben einen klebrigen Faden frei, der sofort in der Luft gefriert; und die Spinne fliegt auf einem Spinnennetz mit Gegenwind zu einem neuen Wohnort.
Nicht sehr große erwachsene Spinnen können bis zu 2-3 Kilometer in die Luft steigen und sich auf diese Weise fortbewegen.

Wie eine Versicherung
Für Springer dient der Gespinstfaden als Versicherung gegen Raubtiere und damit sie ihn zum Angriff auf die Beute nutzen können.
Die Südrussische Vogelspinne hat immer einen kaum wahrnehmbaren Spinnfaden, der sich ausdehnt, um den Eingang zu ihrem Bau zu finden. Wenn plötzlich der Faden reißt und er sein Haus verliert, beginnt er, nach einem neuen zu suchen.
Das Pferd kann auch nachts schlafen und so Feinden entkommen.

Als Zufluchtsort für die Nachwelt
Um Eier zu legen, webt das Weibchen einen Kokon aus Spinnennetzfasern, der künftigen Nachkommen Sicherheit bietet.
Die Platten (Haupt- und Deckschicht) des Kokons sind aus Seidenfäden gewebt, die mit einer gefrorenen Substanz getränkt sind, sodass sie ähnlich wie Pergament sehr haltbar sind.
Es gibt Kokons, die locker sind und wie ein Wattebausch aussehen.

Zum Auskleiden
Die Vogelspinne bedeckt die Wände ihrer Höhlen mit einem Netz, damit die Wände nicht einstürzen, und bildet eine originelle mobile Abdeckung über dem Eingangsloch.
Beute fangen