VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Зачем паукам паутина?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Пауки - самый большой отряд паукообразных. Сегодня учеными описано 35 тысяч видов пауков, и, как считают, это должно возрасти примерно до 50 тысяч.
Пауки выживают там, где животные гибнут, - например, на высокогорьях, в пещерах. Часто им помогает способность долго, до нескольких недель, обходиться без пищи. Что помогло паукам добиться таких успехов в ходе эволюции? Всем известны две отличительные черты этой группы. Во-первых, паутинная деятельность. Во-вторых, ядовитость. И особенно интересен тот факт, что пауки могут жить в крупных колониях, как пчелы и муравьи. Приложение №1 рис.11
Особый интерес к миру пауков у меня возник, когда я весной пришел в гости к своему дяде, и узнал, что он занимается разведением этих удивительных беспозвоночных. Сначала я постоянно приходил и помогал ему ухаживать за пауками. Я так сильно увлекся арахнологией, что мне самому захотелось заняться разведением пауков. К середине лета у меня появился свой собственный паук – Ceratogyrusmarshal, которого подарил мне дядя. Сейчас у меня два паука. Месяц назад дядя мне презентовал паука – Cerapogopussp. Vietnamblue. Все свое свободное время, я посвящаю своему любимому занятию – арахнокиперсу.
Поэтому мне было легко выбрать тему проекта, конечно же, это – паукообразные.
Цель: исследовать, из чего и как пауки плетут сети?
Задачи:
Используя литературные источники изучить:
- как образуется паутинная нить;
- ее химический состав;
- как она используется пауком;
- провести исследование на примере Ceratogyrusmarshali,Cerapogopussp. Viettnamblue
Методы, используемые при написании проекта: наблюдение, описание, сравнительный анализ.
Основная часть
1Теоретическая часть
1.1 Общая характеристика класса Паукообразные
Пауки одни из древнейших обитателей планеты, из-за маленького размера и специфического внешнего вида их ошибочно считают насекомыми. На самом деле это представители отряда членистоногих. Тело паука имеет восемь ног и два отдела: головогрудь и брюшко.
Класс объединяет в себе достаточно большую группу разнообразных и совсем не похожих друг на друга членистоногих. Он включает три ветви: скорпионы, клещи и пауки, всего - 114 тысяч видов, включая почти 2000 ископаемых. Наиболее многочисленна вторая и третья группы – 55 и 44 тыс. представителей соответственно. Устаревшее название класса Паукообразные – Арахниды. Оно происходит из греческого языка и, по одной из версий, связано с Арахной – искусной ткачихой. Возгордившись, она заявила о том, что превосходит в своем мастерстве саму Афину, и пригласила ее на состязание. Вместе с признанием она получила гнев богини и была обращена в паука, обречена вечно ткать и висеть в своих сетях. Пожалуй, именно с этой истории можно смело начинать все интересные факты о паукообразных. 3
Представители класса распространены повсеместно, но преимущественно являются наземными жителями, встречаются и обитатели пресных водоемов, а также один морской вид. Размеры этих членистоногих разбросаны в пределах от нескольких микрон до десятков сантиметров. В строении принято различать два отдела: опистосому (брюшко) и просому (головогрудь), несущую конечности хелицеры, ходильные ноги и педипальпы. Тело всех паукообразных покрыто тонкой кутикулой из хитина. У пауков и скорпионов имеются специализированные органы – ядоносный аппарат, а у первых еще и прядильный. По типу питания почти все паукообразные - хищники, и только несколько видов приспособились к растительной пище. Приложение №1 рис. 2
1.2. Что такое паутина?
В отличие от насекомых у них нет усиков и шеи, отделяющей голову от груди. Брюшко арахнида своеобразная фабрика по производству паутины. В нем расположены железы, вырабатывающие секрет, состоящий из белка, обогащенного аланином, придающим прочность, и глицином, отвечающим за эластичность. По химической формуле паутина близка к шелку насекомых. Внутри желез секрет находится в жидком состоянии, а на воздухе твердеет.
Строение прядильного аппарата паука.
На поверхности бородавок насчитывается до 500 прядильных трубочек, подающих белковый секрет. Паук прядет паутину следующим образом:
паутинные бородавки прижимаются к основанию (дерево, трава, стена и т.д.); 2 небольшое количество белка прилипает к выбранному месту;
паук отходит, вытягивая нить задними лапками; для основной работы используются длинные и гибкие передние лапки, с их помощью создается каркас из сухих нитей. Приложение № 1рис. 3
1.3 Как строится ловчая сеть?
Ветер – лучший помощник паука в строительстве. Достав тонкую нить из бородавок, арахнид подставляет ее под воздушный поток, который относит застывший шелк на значительное расстояние. Это секретный способ, как паук плетет паутину между деревьями. Паутинка легко цепляется к веткам деревьев, используя ее в качестве каната, арахнид передвигается с места на место.
В структуре паутины прослеживается определенная схема. Ее основу составляет каркас из прочных и толстых нитей, расположенных в виде лучей, расходящихся из одной точки. Начиная с внешней части, паук создает круги, постепенно двигаясь к центру. Удивительно, что без всяких приспособлений он выдерживает одинаковое расстояние между каждым
кругом. Эта часть волокон липкая, именно в ней будут застревать насекомые.
Интересный факт. Паук поедает собственную паутину. Ученые предлагают два объяснения этому факту – таким образом восполняется потеря белка при
ремонте ловчей сети или паук просто пьет воду, повисшую на шелковых нитях.
Ловчая сеть паука-крестовика. Сложность рисунка паутины зависит от вида паукообразного. Низшие членистоногие строят простые сети, а высшие – сложные геометрические схемы. Подсчитано, что самка крестовика строит ловушку из 39 радиусов и 39 спиралей. Кроме гладких радиальных нитей, вспомогательной и ловчей спирали существуют сигнальные нити. Эти элементы улавливают и передают хищнику вибрацию попавшейся добычи. Если попадается посторонний предмет (ветка, листок), маленький хозяин отделяет его и выбрасывает, затем восстанавливает сеть. 4
Крупные древесные паукообразные натягивают ловушки диаметром до 1 м. В них попадают не только насекомые, но и мелкие птицы. Приложение №2 рис.1
1.4 Сколько времени плетет паутину?
На создание ажурной ловушки для насекомых хищник тратит от получаса до 2-3 часов. Время его работы зависит от погодных условий и запланированных размеров сети. Некоторые виды плетут шелковые нити ежедневно, делая это утром или вечером, в зависимости от образа жизни. Один из факторов, за сколько паук плетет паутину, ее вид – плоская или объемная. Плоская – это привычный всем вариант радиальных нитей и спиралей, а объемная – ловушка из комка волокон.
1.5 Назначение паутины
а)Ловля добычи.
Все пауки хищники, убивающие свою жертву ядом. При этом некоторые особи имеют хрупкое телосложение и сами могут стать жертвой насекомых, например, ос. Для охоты им нужно убежище и ловушка.
Липкие волокна выполняют эту функцию. Попавшую в сеть добычу они опутывают коконом из нитей и оставляют, пока впрыснутый фермент не приведет ее в жидкое состояние. Шелковые волокна паукообразных тоньше человеческого волоса, но их удельная прочность на разрыв сравнима со стальной проволокой. 4
б)Размножение
В период спаривания самцы прикрепляют к паутине самки собственные нити. Нанося ритмичные удары по шелковым волокнам, они сообщают потенциальной партнерше о своих намерениях. Принимающая ухаживания самка спускается на территорию самца для спаривания. В некоторых видах инициатором поиска партнера является самка. Она выделяет нить с феромонами, благодаря которым ее находит паук.
в)Дом для потомства
Из шелкового паутинного секрета плетутся коконы для яиц. Их количество в зависимости от вида членистоногих составляет 2-1000 штук. Паутинные мешочки с яйцами самки подвешивают в безопасном месте. Оболочка кокона достаточно прочна, она состоит из нескольких слоев и пропитывается жидким секретом.
В своей норке паукообразные оплетают стенки паутиной. Это помогает создать благоприятный микроклимат, служит защитой от непогоды и природных врагов.
г)Перемещение
Один из ответов, зачем паук плетет паутину – он использует нити как транспортное средство. Чтобы перемещаться между деревьями и кустами, быстро пониматься и опускаться ему необходимо прочные волокна. Для полетов на дальние расстояния пауки забираются на возвышения, выпускают быстро застывающую паутину, а затем с порывом ветра уносятся на несколько километров. Чаще всего путешествия совершаются в теплые ясные дни бабьего лета. 2
1.6 Почему паук не прилипает к паутине?
Чтобы не попасть в собственную ловушку, паук делает несколько сухих нитей для передвижения. Прекрасно ориентируюсь в хитросплетениях сетей, он безопасно подбирается к прилипшей добыче. Обычно в центре ловчей сети остается безопасный участок, где хищник поджидает добычу. Интерес ученых к взаимодействию паукообразных с их охотничьими
ловушками появился более 100 лет назад. Первоначально было выдвинуто предположение о наличии на их лапках специальной смазки, предотвращающей прилипание. Подтверждений теории так и не нашли. Съемка специальной камерой движения ног паука по волокнам из застывшего секрета дал объяснение механизму соприкосновения.
Паук не прилипает к своей паутине по трем факторам:
множество упругих волосков на его лапках уменьшает площадь соприкосновения с липкой спиралью;
кончики паучьих ног покрыты маслянистой жидкостью;
перемещение происходит особым образом.
Каков секрет строения лапок помогает арахнидам избежать прилипания? На каждой ноге паука есть два опорных когтя, которыми он цепляется за поверхность, и один гибкий коготь. При движении он прижимает нити к гибким волоскам на лапке. Когда паук поднимает лапку, коготь распрямляется, а волоски отталкивают паутину.
Другое объяснение – отсутствие непосредственного контакта ноги паукообразного и липких капель. Они попадают на волоски лапки, а затем легко стекают обратно на нить. Какие бы теории не рассматривали зоологи, неизменным остается тот факт, что пауки не становятся узниками собственных липких ловушек. 3
Плести паутину могут и другие паукообразные – клещи и ложноскорпионы. Но их сети не сравнятся по прочности и искусному переплетению с произведениями настоящих мастеров – пауков. Современная наука пока не в состоянии воспроизвести паутину
синтетическим методом. Технология изготовления паутинного шелка остается одной из загадок природы.
1. 7 Интересные факты из жизни паукообразных.
А теперь предлагаем вам узнать самые необычные и интересные факты про паукообразных (Арахнид), а именно про пауков, как самых известных и загадочных представителей класса.
Факт №1: о размерах
Мы привыкли видеть небольших паучков дома или на улице, но даже не задумываемся о том, что где-то в тропических дебрях Южной Америки живет огромный по меркам класса вид – это Терафоза Блонда (фото ниже), известен он также под названием птицеед-голиаф. Размеры тела доходят до 10 см, а с расправленными ножками до 25-30 см. Он способен на поимку мышей, лягушек и жаб, ящериц и, по некоторым данным, небольших птиц. Приложение №3 рис.11
Факт №2: о размножении среди пауков четко прослеживается половой диморфизм, самки бывают крупнее (иногда значительно) самцов, к тому же живут они дольше. Связано это с несколькими факторами. Во-первых, самцы многих видов, после того как оплодотворят яйца, погибают сами, во-вторых, их может убить самка. Пауки были бы немыслимы без упоминания печально известной черной вдовы (каракурт). Ее яд по токсичности для человека в разы опаснее гремучей змеи. Название паука связано с тем, что после оплодотворения в большинстве случаев самка попросту съедает самца. Количество откладываемых яиц может доходить до 20 тысяч. Приложение №3 рис.2
Факт №3: о яде. "Книга рекордов Гиннесса" в 2010 году признала род Бразильских странствующих пауков самым ядовитым по силе и по количеству видов. Ареал их обитания ограничен Центральной и Южной Америкой. Род включает, по последним данным, восемь видов, причем последний был открыт совсем недавно – в 2001 году. Их яд содержит опасный и мощный нейротоксин, который в токсичной концентрации приводит к неконтролируемому сокращению мышц и влечет остановку
дыхания. Однако есть эффективное противоядие, которое сводит число смертельных случаев к минимуму. Приложение №4 рис.1
Факт №4: о еде. Интересные факты о паукообразных касаются не только того, как эти членистоногие охотятся и едят. Не всегда паук выбирает себе жертву, зачастую он сам ею становится. Доподлинно известно о существовании съедобных экземпляров, и их даже можно попробовать в свободном доступе. Особенно славится обилием подобной экзотики азиатская кухня. И даже
ядовитого тарантула в местах его обитания коренные жители (Камбоджа, Лаос) с удовольствием поджаривают на костре. Сейчас во многом это служит для привлечения любопытных туристов. Приложение №4 рис.2
Факт № 5: о продолжительности жизни. Сказать однозначно о том, сколько живут пауки, сложно. Известно лишь, что минимум – это до периода полового созревания и спаривания (от нескольких месяцев до года). То есть особь погибает после того, как выполнит свое предназначение – продолжение рода. Однако в интересные факты о паукообразных обязательно следует включить птицеедов. Они являются настоящими рекордсменами по продолжительности жизни, хотя она напрямую зависит от пола. Самцы умирают после первого спаривания. Самки же, напротив, могут прожить годы и даже десятилетия. Отмечено, что в неволе при соблюдении всех условий содержания некоторые экземпляры достигали возраста 30 лет. Приложение № 5 рис.12
I.II Практическая часть
1. Мои питомцы - Ceratogyrusmarshali,Cerapogopussp. Viettnamblue
Как я уже сказал, мое любимое занятие - арахнокиперство - разведение пауков. Мои пауки содержатся в террариумах из оргстекла. Оптимальная температура их содержания - 22̊-30̊ по цельсию. Высокая температура может спровоцировать быстрое развитие, что является причиной невозможности размножения. Низкая температура, так же, как и нехватка пищи способствует задержке развития. Кормлю я своих пауков туркменскими тараканами 2-3 раза в неделю. Я постоянно увлажняю террариум с помощью шприца. С помощью пинцета я убираю остатки пищи пауков, чтобы не заплесневел террариум. Приложение № 6 рис. 1-3
2. Исследование на примере Ceratogyrusmarshali, Cerapogopussp. Viettnamblue
Ухаживая за пауками, у меня есть возможность - проведения наблюдения за поведением пауков, плетением ловчей сети и ее использованием.
Наблюдая, я увидел доказательство того, как пауки используют свою паутину.
Они строят убежище с помощью паутины. Приложение № 7 рис.1
Также они используют паутину для того, чтобы завернуть в нее свою добычу. Когда я кормлю своих пауков туркменскими тараканами, они мгновенно набрасываются на свою добычу, и начинают ее быстро оплетать паутиной, чтобы "еда" никуда не убежала. Приложение №7 рис.2
Заключение
Ежедневно, наблюдая за жизнью пауков, я не перестаю удивляться их красоте, образу жизни, поведению. Особенно меня поражает плетение паутины. Она не только красива, своей ажурной конструкцией, но и рациональна. Паутинная нить легкая и прочная. Пауков никто не учит, как плести ловчую сеть. Молодые пауки начинают сооружение своей первой паутины уже в 2 недели после рождения, хотя до этого никогда не видели, как это делается. В ходе работы я узнал много нового о жизни пауков.
Выводы:
Используя литературные источники я узнал:
- как образуется паутинная нить;
- ее химический состав;
- как она используется пауком;
- провел исследование на примере Ceratogyrusmarshali,Cerapogopussp. Viettnamblue.
Моя работа имеет большое практическое значение. Она может быть использована на уроках биологии, экологии, на занятиях кружка "Мир вокруг нас" и "Юный эколог".
Список литературы
Вестхайде В. Зоология беспозвоночных. Том 1: от простейших до моллюсков и артропод. Москва: Т-во научных изданий КМК, 2008
Исмаилова С.Т. Энциклопедия для детей. Т.2. Москва. Аванта+, 2006
Константиов В.М., Бабенко В.Г. Биология Животные. 7 класс. Москва. Ветана-Граф,2016
Семенова М . Детская энциклопедия Махаон. Животные.- Москва, 2010
https://ru.wikipedia.org/wiki/
http://shkolo.ru/klass-paukoobraznyie/
Приложение №1
рис.1
рис.2
рис.3
Приложение №2
рис.1
Приложение №3
рис.1
рис.2
Приложение №4
рис.1
рис.2
рис.3
Приложение №5
рис.1
Приложение №6
рис.1
рис.2
рис.3
Приложение №7
рис.1
рис.2