• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Niezwykłe właściwości pajęczych sieci

    01.03.2012. 16:17
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Naukowcy od dawna wiedzą, że jedwab pajęczy ma bardzo wiele imponujących właściwości mechanicznych, bez względu na gatunek pająka. Jak dotąd nie badano jednak właściwości mechanicznych jedwabiu pochodzącego z kokonu jajowego sieciarza jaskiniowego. Temat ten podjęła grupa badaczy z Włoch i USA, która zajęła się "europejskim pająkiem roku 2012" (wg Europejskiego Towarzystwa Arachnologicznego). Badanie zostało niedawno opublikowane na łamach czasopisma PLoS ONE.

    Pod kierunkiem Laboratorium Nanomechaniki Inspirowanej Biologicznie na Politecnico di Torino naukowcy zebrali jedwabne nici pająka bezpośrednio z jaskiń na terenie Włoch. Przy pomocy skaningowego mikroskopu elektronowego z emisją polową (FESEM) naukowcy odkryli, że nici, na których zwisają kokony jajowe pająka, składają się z dużych nitek, osiągających długość do 7,5 raza większą niż pierwotna długość włókna. Sieciarz jaskiniowy wytwarza jedwab, z którego buduje kokony jajowe chroniące rozwijające się potomstwo. Naukowcy posłużyli się także maszyną do prób rozciągania, aby zmierzyć odporność włókien na zrywanie.

    Większość gatunków wytwarza siedem lub osiem rodzajów jedwabiu, służących różnym celom. Na przykład, jedwab "wiodący" pozwala pająkom chwytać się powierzchni, a inne typy jedwabiu służą do tkania sieci, w które chwytane są ofiary.

    Samica sieciarza jaskiniowego wytwarza kokony jajowe w kształcie łezki, które zwisają ze sklepień w ciemnych i wilgotnych częściach jaskiń. Kokony wiszą na niciach wykonanych z rurkowatego jedwabiu. Włókna pokryte są lepką substancją, która spaja je ze sobą.

    Badanie wykazało, że gęsto i losowo upakowane włókna nici przytrzymującej kokon mogą po rozwinięciu mieć znaczną długość, co umożliwia ich znaczne rozciąganie.

    "Kształty krzywych naprężenia, które zaobserwowaliśmy, przypominają kształt wiązek nanorurek węglowych (CNT)", piszą autorzy badania. "Kiedy wiązka zostanie pociągnięta w kierunku równoległym do jej osi, krzywe te wykazują szereg załamań, świadczących o uszkodzeniach na poziomie wiązek podrzędnych. Jak wynika z naszych danych, mamy także szereg załamań wskazujących, że uszkodzenie wiązki po osiągnięciu przez nią maksymalnego obciążenia zachodzi w wyniku pęknięcia wiązek podrzędnych. Mimo że nasze krzywe przypominały krzywe wiązek CNT, były zupełnie różne od krzywych wiązek jedwabiu wiodącego i nici kokonu jajowego.

    Po porównaniu tamtych danych z naszymi widzimy, że ich naprężenie niszczące i ciągliwość są znacznie wyższe. Co zaskakujące, nasze włókna wytrzymują imponująco duże odkształcenia: niektóre nici rozciągają się o ponad 200%, osiągając wartości od 721% do 751%, których jak dotąd nie obserwowano w żadnych pojedynczych niciach pajęczych ani jedwabnych niciach podtrzymujących kokony. Tak duże rozciąganie wskazuje na istnienie potężnego mechanizmu rozwijania nici".

    Prof. Nicola Pugno z Laboratorium Nanomechaniki Inspirowanej Biologicznie na Politecnico di Torino otrzymał od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) grant w wysokości 1 mln euro ze środków siódmego programu ramowego (7PR). Na początku roku rozpoczął się projekt BIHSNAM ("Biologicznie inspirowane hierarchiczne supernanomateriały"), wspierający badania związane z tymi odkryciami.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Kądziołki przędne – charakterystyczna dla pająków struktura znajdująca się na końcu odwłoka, złożona z kilkuset do kilkunastu tysięcy ujść gruczołów przędnych produkujących ciekłą substancję, która po zetknięciu z powietrzem zastyga tworząc nić pajęczą. Gruczoły przędne pająków połączone są w funkcjonalne grupy wytwarzające nici przędne o różnym składzie i przeznaczeniu. Jedne służą do budowy sieci łownych, nici asekuracyjnych i tzw. babiego lata, inne do budowy kokonów. Nić przędna – wielofunkcyjna, długa i cienka nić, włókno powstające w efekcie zakrzepnięcia na powietrzu wydzieliny gruczołów przędnych niektórych stawonogów, zbudowane z włókien fibroinowych sklejonych serycyną. Nić przędna pająków nazywana jest nicią pajęczą, a utworzone z niej sieci łowne – pajęczyną. Powszechnie nazwy te są używane jako tożsame, zarówno w znaczeniu samej nici jako włókna (nić jedwabnika, nić pajęcza, nici pajęczyny), jak i wytworzonych z nich struktur (sieci łowne, opląt, oprzęd i inne). Skakunowate, skakuny, skaczele (Salticidae) – kosmopolityczna rodzina pająków, które nie tkają sieci, tylko polują skacząc na swoją ofiarę. W skład rodziny, mającej minimum 65 mln lat, wchodzi ok. 5600 gatunków przynależących do blisko 600 rodzajów, co czyni je najliczniejszą rodziną wśród pająków z ok. 13 proc. wszystkich gatunków. W Polsce stwierdzono występowanie 59 gatunków, m.in.: rozciągnik mchuś, skakun arlekinowy, strojniś nadobny , czy mrówczynka. Skakuny na ogół są niewielkich rozmiarów, większość osiąga 2-12 mm, choć zdarzają się osiągające ok. 20-30 mm (np. z rodzajów Hyllus i Sandalodes) oraz takie, które nie przekraczają 1 mm (rodzaj Eupoa).

    Caerostris darwini – gatunek pająka z rodziny krzyżakowatych (Araneidae) występującego na Madagaskarze. Przędzie bardzo wytrzymałe nici, z których buduje duże sieci. Topik (Argyroneta aquatica) – gatunek wodnego pająka z rodziny topikowatych (Argyronetidae). Osiąga 15 mm długości. Bywa niekiedy klasyfikowany w rodzinie lejkowcowatych (Agelenidae).

    BioSteel – marka handlowa bardzo wytrzymałego materiału, stworzonego z białka zawartego w nici pajęczej. Marka należy do Nexia Biotechnologies. Do produkcji tego białka są użyte transgenetyczne kozy którym wszczepiono geny pająków. Sidlisz piwniczny (Amaurobius ferox) – gatunek pająka z rodziny sidliszowatych (Amaurobiidae). Występuje na terenie holarktyki. Jest gatunkiem rodzimym dla Europy, w XX wieku introdukowano go w Ameryce Północnej. Należy do większych pająków europejskich – samice osiągają do około 1,5 cm długości. Prowadzi nocny tryb życia, żywi się głównie niewielkimi bezkręgowcami. Bywa znajdowany w zacienionych i wilgotnych miejscach – pod kamieniami w ściółce leśnej, starych murach, jaskiniach itd., często występuje również w piwnicach i starych budynkach gospodarczych. Jako jeden z bardzo niewielu gatunków pająków sidlisz piwniczny wykazuje zachowania społeczne. Wczesnym latem samica buduje pojedynczy kokon jajowy, z którego po około trzech tygodniach wykluwa się kilkadziesiąt lub kilkaset młodych. Przez kilka tygodni samica opiekuje się potomstwem, a następnie pozwala mu się pożreć. Młode pająki jeszcze przez kilka tygodni pozostają ze sobą w gnieździe, a potem rozpoczynają samodzielne życie.

    Evarcha culicivora – gatunek pająków z rodziny skakunów, czyli pająków, które nie tkają sieci, tylko polują skacząc na swoją ofiarę. Jako oddzielny gatunek został wyodrębniony w 2003. Agelena – rodzaj pająków z rodziny lejkowcowatych (Agelenidae). Pająki z rodzaju Agelena tkają sieci w kształcie komina, w które łapią swoje ofiary. Gatunki tego rodzaju występują na całym świecie, głównie w Azji i Afryce.

    Nephila – rodzaj pająków z rodziny prządkowatych (Nephilidae). Został nazwany w 1815 roku przez Williama Elforda Leacha, może być starszym synonimem rodzaju Heterargiope Kishida, 1931. Obecnie tradycyjnie zalicza się do niego kilkanaście gatunków, jednak dane molekularne sugerują, że może on być difiletyczny – wówczas do Nephila powinno włączać się jedynie Nephila pilipes i Nephila constricta. Kwestia polifiletyzmu tego rodzaju jest jednak dyskusyjna. Rodzaj Nephila obejmuje największe pająki tkające sieci na świecie – samice Nephila komaci osiągają długość niemal 4 cm. Przedstawiciele tego rodzaju cechują się znaczącym dymorfizmem płciowym przejawiającym się różnicą rozmiarów. Samice osiągają znacznie większe rozmiary niż samce – najmniej wyraźny dymorfizm tego typu występuje u gatunku Nephila clavata, którego samice są około 2,2 raza większe od samców, zaś największy u Nephila turneri, u którego samice osiągają długość niemal dziesięciokrotnie większą niż samce.

    Spachaczowate (Sparassidae) – rodzina dużych pająków z grupy Araneomorphae. Występują głównie w tropikach, jedynym przedstawicielem w Europie jest występujący także w Polsce spachacz zielonawy.. Spachaczowate cechują się spłaszczonym ciałem i bardzo długimi odnóżami umożliwiającymi im osiąganie dużych prędkości i poruszanie się przodem, bokiem lub tyłem po powierzchniach zarówno poziomych, jak i pionowych. Nie budują sieci łownych. Potencjalne ofiary lokalizują przede wszystkim dotykiem, dlatego też ich odnóża są gęsto pokryte bardzo czułymi włoskami czuciowymi. Spachaczowate osiągają przeważnie duże rozmiary – największym znanym przedstawicielem jest Heteropoda maxima, dorastający do 46 mm długości i 25–30 cm rozpiętości odnóży. Ponad 40 mm długości osiągają również Beregama aurea oraz nienazwany gatunek z rodzaju Heteropoda. Mimo dużych rozmiarów nie są niebezpieczne dla człowieka, choć sprowokowane kąsają. Żywią się głównie owadami i innymi stawonogami, jednak przedstawiciele dużych gatunków są w stanie zabić niewielkie kręgowce. Często wnikają do zabudowań, gdzie jednak bywają tolerowane, gdyż wyłapują drobne zwierzęta. Spachaczowate prowadzą przeważnie nocny tryb życia. Wiele gatunków przebywa w szczelinach lub pod korą, niektóre żyją w jaskiniach.

    Dodano: 01.03.2012. 16:17  


    Najnowsze