XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Чудо-салфетка
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1.Введение
Цель исследования:
Изучить и попробовать самому сделать макет паутины паука-крестовика.
Задачи исследования:
Наблюдать за плетением паутин пауками-крестовиками.
Снять фото и видео своих наблюдений.
Прочитать литературу по теме пауки-крестовики и их паутина.
Узнать практическую значимость паутины в жизни человека.
Попытаться сплести самому макет паутины паука-крестовика.
Сделать выводы.
Объект исследования: плетение паутины.
Предмет исследования: паутина пауков-крестовиков.
Проблема: сложности создания макета паутины паука-крестовика.
2. Пауки
- это не насекомые. Они входят в группу паукообразных. У пауков восемь лап, а их тело состоит из двух отделов. У них никогда не бывает крыльев. Многие пауки для ловли добычи плетут паутину. Они хищники, питаются прежде всего насекомыми или другими мелкими животными. Известно лишь одно исключение- паук-скакун, питающийся зелёными частями акаций. Известно около 42 тысяч видов пауков. На территории России более 2 тысяч видов. Наука, изучающая пауков, называется арахнологией. Более подробно хочу рассказать о пауках-крестовиках, за которыми я наблюдал этим летом.
Крестовики (Araneus)
- род пауков, на верхней стороне тела которых имеются белые или светло-бурые пятна, образующие крест. Он служит для отпугивания животных. В случае опасности паук может свернуться и притворится мертвым.
3.Научная классификация:
Царство-животные, тип-членистоногие, класс-паукообразные, отряд-пауки, семейство-пауки-кругопряды, род-крестовики.
4. Обитание
Всего в мире существует более 1000 видов представителей этого рода, но в России можно обнаружить до 30 видов. Обитают они преимущественно во влажных и сырых местах-в полях, лугах, лесах, по берегам водоемов.
5. Строение
Размеры самца 10-11 мм, самка покрупнее- 17-26 мм. Тело паука состоит из двух отделов: небольшой головогруди и более крупного шарообразного брюшка. По бокам головогруди расположены 4 пары ходильных ног, 1 пара педипальп, выполняющая функцию распознавания и удержания добычи, 1 пара хелицер, которые нужны для захвата и умерщвления добычи, крупное округлое брюшко, 4 пары глаз, как у большинства пауков. Они смотрят в разные стороны одновременно. Но видят пауки плохо, они близоруки и различают в основном тени, движение, контуры всего, что их окружает.
На нижнем конце брюшка имеются 3 пары паутинных бородавок, вырабатывающих паутину. Из этих бородавок выделяется жидкость, которая мгновенно твердеет на воздухе и превращается в прочную паутинную нить. У пауков отлично развито осязание благодаря осязательным волоскам, рассеянным по всей поверхности тела. Тело паука-крестовика покрыто хитиновой оболочкой желтовато-бурого цвета, которая сбрасывается при очередной линьке.
6. Размножение
Пауки-раздельнополые животные. Самка из своей паутины плетет кокон для яиц, которые откладывает обычно осенью. В коконе от 300 до 800 яиц. Кокон довольно плотный, очень легкий и не промокает. Сначала самка носит его на себе, а после прячет в любом безопасном месте. В коконе яйца пережидают зиму, а весной из яиц появляются маленькие паучки. Какое-то время они сидят внутри кокона, но постепенно расползаются и начинают жить самостоятельно.
7.Питание
Самки пауков-крестовиков ловят свою добычу с помощью паутины. Самцы не плетут паутину. Добычу самки пауков караулят либо в центре паутины, либо сидя с нею рядом, на сигнальной нити. Преимущественно попадаются в паутину мухи или комары. Если же попадается слишком крупная добыча, например, оса, паук может освободить ее, обрывая паутинку.
Когда насекомое попадает в паутину, паук чувствует вибрацию ловчей сети, подбирается к жертве и умерщвляет её укусом ядовитых челюстей (хелицер). Яд крестовиков опасен только для мелких насекомых, человеку он не может навредить. Насекомое перестает трясти паутину, и паук спокойно пеленает её пучком тонких нитей, вытягивая их из брюшка парой своих ног.
Перекусив окружающие нити, паук забирает свой завтрак и отправляется в центр паутины. Он мнёт свою добычу, впрыскивая в неё пищеварительные соки. Когда насекомое переварилось внутри своей оболочки, паук всасывает полужидкое содержимое, в которое превратилось насекомое, а шкурку жертвы выбрасывает. Во время удачной охоты паук может съесть сразу около 10 мух.
Пойманную добычу паук либо съедает сразу на месте, либо, если не голоден, утаскивает её в укромный уголок или опутывает паутиной. Вокруг паутины под листочками можно найти целый продуктовый склад из опутанных паутиной насекомых, заготовленных на «черный день».
8. Паутина
Паутина самки крестовика - это удивительное творение природы! Она красива своей симметричностью и ажурностью. Она легкая, но прочная. Напоминает вид ажурной салфетки. Имеет ровно 39 радиусов, 1245 точек прикрепления радиусов к спирали и 35 витков спирали-ни больше, ни меньше. Сети всех пауков похожи одна на другую как две капли воды, ведь все необходимые данные закреплены в их наследственности генетически. Поэтому даже маленькие пауки знают, как строить паутину и ловить добычу.
Как же пауку удается её сплести? Паук забирается куда-либо наверх, выпускает из своего брюшка длинную нить. Её подхватывает поток воздуха, а паук терпеливо ждет, пока нить не зацепится за что-нибудь подходящее. Если этого не произошло и нить повисла, паук подтягивает её к себе и съедает. После чего перебегает на другое место и повторяет попытку. И так до тех пор, пока нить не зацепилась. Тогда паук ползёт к зацепившемуся концу нити и хорошенько его закрепляет. Затем спускается на своей нити до какой-нибудь опоры и тоже закрепляет её. Паук прикрепляет нить в нескольких удобных местах, образуя рамку для сети в виде неправильного многоугольника. Внутри этой рамы паук протягивает несколько нитей, которые пересекаются в центре. Паук комочком отмечает центр паутины и начинает от него протягивать все свои многочисленные радиусы. Когда радиальные нити и рама готовы, паук возвращается в центр паутины и начинает прокладывать временную вспомогательную нить, которая имеет относительно мало витков, скрепляет конструкцию и служит пауку дорожкой при построении ловчей спирали.
Весь основной каркас сети, включая радиусы, делается из неклейкой нити, а вот для ловчей спирали используется двойная нить, покрытая клеящим веществом. Липкая ловчая спираль строится по другому принципу. Паук начинает с края и продвигается к центру, сохраняя одинаковое расстояние между витками, получается спираль Архимеда. При этом он обкусывает нити вспомогательной спирали.
Углы между всеми радиусами и расстояние между витками паутины являются строго постоянными величинами. Функцию линейки у паука выполняет первая пара ног. Крестовик регулярно проверяет расстояние между спиралями. Его природный инструмент настолько точен и надежен, что позволяет работать в кромешной тьме.
В конце своей работы паук прокладывает сигнальную нить до своего убежища. На постройку всей паутины пауку требуется несколько часов кропотливой работы и примерно 20 метров паутины.
Построение новой сети происходит обычно по ночам, а к утру она уже готова для поимки насекомых. Ночью паук в относительно большей безопасности, так как его враги-птицы- по ночам спят. Свет для постройки паутины ему не нужен, у него хорошо развито чувство осязания.
С точки зрения химии, паутина является сложным белковым полимером- фиброином. Множество желёз паучьего брюшка образуют эту вязкую жидкость, которая быстро застывает на воздухе в виде тончайших нитей. Паук может производить несколько разных видов паутины с разными свойствами. Для каркаса паутины он делает сухую и толстую нить, для кокона-шелковистую и мягкую, для ловчей спирали-тонкую и клейкую.
Паук сам не приклеивается к своей паутине, потому что бегает только по неклейким нитям, а клейких спиралей старательно избегает касаться.
По прочности никакое синтетическое волокно не может сравниться с паучьим- оно выдерживает нагрузку до 260 кг на 1 квадратный миллиметр, что превосходит прочность стали.
Паутина настолько эластична, что может растягиваться до 30% от своей длины и снова сокращаться до первоначальной длины
9. Практическая значимость паутины
Люди издавна пытались изготавливать ткань на основе паутины. В Германии еще в 16 веке из паутины ткали ленты и разные украшения. А во Франции ремесленники придумали изготавливать из паутины перчатки и чулки, что вызвало большой восторг у модниц.
В наши дни её используют для перекрестий в различных оптических приборах (микроскопы, телескопы, прицелы и др.)
Микробиологи разработали уникальный анализатор воздуха с её помощью. Паука-крестовика запускают на особую рамку, кормят, и паук ткёт в этой рамке свою сеть. Затем через рамку с сетью прокачивают воздух, и тончайшая паутинка отлично улавливает микробы, которые есть в воздухе. Подобный метод анализа воздуха был признан наиболее эффективным из всех существующих в мире.
В медицине паутину издревне использовали для обеззараживания открытых ран. Исследования подтвердили, что паутина убивает болезнетворные бактерии. С использованием паутины разработаны препараты, безвредные для животных, но смертоносные для всевозможных бактерий.
10.Практическая часть работы
Моя работа началась в июле этого года. Я отдыхал вместе со своей семьёй и друзьями в станице Тамань Краснодарского края. И там я увидел множество пауков, наблюдал за ними, заинтересовался процессом плетения паутины.
Особенно меня привлекли крупные пауки, на спине которых были светлые пятна, напоминающие крест. В дальнейшем я определил, что это самки пауков-крестовиков.
Они каждый вечер с заходом солнца плели паутину под крышей нашей открытой террасы. Излюбленным их местом было место рядом с фонарём, так как насекомые ночью активно летят на свет и попадают в их сети.
А когда утром я просыпался, выходил на террасу, ни одного паука уже на месте охоты не было. Они с восходом солнца прятались под крышу, в различные щели. А от красивой паутины оставались одни дырочки после многочисленных попаданий насекомых.
Наступал вечер, и вновь трудяги выходили на охоту. Пауки сначала съедали ненужные части старой паутины, а к уцелевшим остаткам каркаса плели новую. Наблюдая, я определил, что у каждого паука своя территория охоты. И если паук не появлялся на своём месте (возможно был пойман хищником покрупнее), то его территория некоторое время пустовала и только через несколько дней заселялась новым пауком.
А ещё мне было очень сложно их снимать на фото и видео, так как при моём приближении и тем более при включении вспышки они пугались и убегали с места охоты. Но кое-что я всё же снял.
Мне очень понравилось это чудо-природы-паутина. И захотелось самому попробовать её сплести.
Для работы я взял прямоугольную деревянную раму для фото, которая будет мне служить каркасом-многоугольником для паутины. Паучью нить я заменил белой нитью «ирис», а клейкое вещество - это кнопки-гвоздики и узлы. Также мне понадобилась линейка и молоток.
Я измерил периметр моей рамы. Вычислил расстояние между гвоздиками, их у меня 39 штук, такое же количество, как у паука количество радиусов. Аккуратно прибил гвоздики по периметру рамы.
Затем взял белые нитки, привязал конец к угловому гвоздику, протянул нить к противоположному углу, закрепил. Далее к близлежащему гвоздику, а от него снова к противоположному. Так я провел ко всем гвоздикам нить по диагонали. А в конце отдельной нитью связал все нити в центре паутины. И получилась у меня рама с 39 радиусами из нитей.
Так как паук свою вспомогательную спираль съедает, я её плести не стал. А начал сразу с ловчей сети, которую плёл с края к центру против часовой стрелки.
И вот моя паутина готова. В ней ровно 39 радиусов, 35 спиралей. В ней с удовольствием завелся паук. Я потратил на её создание 10 дней. Каждый день работал около 1-2 часов. И теперь эта «чудо-салфетка» будет украшать мою комнату и напоминать мне о прекрасно проведенных летних каникулах.
11. Заключение
Нас окружает множество интересных существ и явлений, к которым относится паук-крестовик.
Самки пауков-крестовиков плетут восхитительные чудо-салфетки. Это паутины. Все они одинаковы и имеют строгий генетически-запрограммированный рисунок.
Пауки приносят огромную пользу человеку тем, что ловят и поедают огромное множество надоедливых насекомых.
Паутина пауков имеет большое значение в жизни человека. Её используют в физике, микробиологии, медицине.
Пауки-крестовики не опасны для жизни и здоровья человека.
Своими руками из подручных средств можно попробовать сделать макет паутины. Но точную копию этого шедевра нам не сделать никогда.
Сделанный мною макет паутины красиво дополнил интерьер моей комнаты.
12.Список использованной литературы
Новая детская энциклопедия. Москва «РОСМЭН» 2019 год.
Моя первая энциклопедия. Москва «РОСМЭН» 2015 год.
Быт и нравы членистоногих. В. В. Ползиков. «Аванта+» 2010 год.
Сайт www.zoofirma.ru Паук-крестовик - строение и особенности поведения.
Сайт m.nkj.ru Загадки паутины. Наука и жизнь.