VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Из чего и как пауки плетут свои сети.
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1.Введение
Так уж повелось, что пауки для человека являются одним из самых неприятных существ. Многие люди с отвращением относятся к паукам и, встретившись с ними, часто стараются их убить. Но что мы, на самом деле, знаем о пауках? Если внимательно понаблюдать за пауками, то можно узнать много удивительного и интересного о них. И тогда они покажутся не такими уж и страшными, и даже по-своему удивительными и привлекательными.
Мне с детства нравилось наблюдать за пауками. Летом у меня была возможность следить за ними. Мне нравилось брать их на руки и смотреть, как они себя поведут. Это было интересно. Много интересного я смогла узнать про этих удивительных животных из разных источников (учебной литературы, энциклопедий, Интернет-ресурса). Мне было очень интересно узнать: сколько видов пауков; чем они отличаются друг от друга; чем они питаются; как они передвигаются по стенам и потолкам. Также хотелось найти ответ на вопрос: «Из чего и как пауки плетут сети?» Еще я поняла, что пауки сильно отличаются от похожих на них насекомых, они особенные, у них есть тайны. А многие считают их противными, опасными, отвратительными. Поэтому я хотела бы изменить мнение о пауках, рассказать одноклассникам – чем же интересны и полезны пауки. И я поставила цель: узнать о пауках гораздо больше. Это и послужило выбором темы моей исследовательской работы.
Они всюду: в лесах, полях, степях, пустынях, в горах, низинах, пещерах, в тундрах, тайге. Легче назвать места, где пауков нет, чем перечислить обитаемые ими земли.
Ученых интересует образ жизни пауков. Мы не знаем даже, полезны они или вредны.
В разной окружающей среде, я заметила, что и прочность паутины разная.
Мне стало интересно, как свет, температура и влажность влияют на прочность паутины.
Актуальность выбранной темы – в настоящее время недостаточно изучена жизнь пауков. И действительно, паутина - уникальное явление природы, проявляющее исключительные физические свойства. Эти тончайшие, тянучие ниточки в шесть раз прочнее натурального шелка, нейлона – в четыре. Паутина, или паучий шелк на сегодняшний день находится под пристальным вниманием учёных всего мира. В своем исследовании я опиралась на ряд вопросов: кто такой паук? Что такое паутина? Как она образуется? Для чего она нужна пауку? Почему паук не прилипает к паутине? Как удается пауку плести паутину идеальной геометрической формы? Какие ее свойства заинтересовали ученых?
Задав вопросы родителям и друзьям, я сделала вывод, что мы на самом деле знаем очень мало о пауках и паутине. В этом и есть актуальность моего исследования. А ведь удивительное совсем рядом. Если внимательно понаблюдать за пауком и его паутиной, то можно узнать много интересного.
По ряду причин я выдвинула следующие гипотезы:
Паук-это не насекомое.
Паутина - это уникальный материал. И эта уникальность заключается в свойствах паутины.
На прочность паутины влияют: свет, температура, влажность.
Цель работы: доказать, что окружающая среда влияет на прочность паутины.
Задачи:
Исследовать литературу, статьи в Интернете про пауков и паутину.
Как паук вырабатывает паутину и зачем она нужна пауку?
Провести наблюдение и сравнение паутины, находящейся в разной окружающей среде.
Выяснить значение паутины в жизни пауков; ее физические свойства.
Сделать выводы.
Объект: паук, паутина.
Методы:
Поиск, чтение материалов про пауков и паутину.
Обобщение знаний о пауках, о процессе плетения пауком его паутины.
Наблюдение за пауком и его паутиной в природе. Сбор информации для проведения эксперимента.
Создание условий для проведения эксперимента. Проведение эксперимента с пауком и паутиной.
Наблюдение, описание, сравнение и анализ полученных результатов с целью опровержения или доказательства гипотезы.
Представление результатов. Формулирование выводов.
Практическая значимость работы заключается в использовании исследования на уроках биологии. Расширение кругозора учащихся в области естествознания, а также формирование бережного отношения к природе, в частности, к паукам.
2.Общая характеристика.
На Земле существует более 20 тысяч видов пауков! Есть среди них совершенно безобидные, а есть ядовитые (например, живущий у нас в Крыму каракурт). Но всех их объединяет то, что все они без исключения плетут паутину. У пауков на брюшке есть маленькие бугорки, паутинные бородавки, каждая с несколькими отверстиями. Усиков нет, около рта расположены две пары ротовых органов- верхняя челюсть и ногощупальцы. Дышат с помощью трахей либо легких. Размножаются откладыванием яиц. Развитие проходит без превращения. Есть паразиты животных и человека.
Из паутинных бородавок выделяется жидкость. Паук плетёт свою паутину, используя шёлк. В животе у паука есть специальные железы. На конце желудка расположены вращающиеся органы, внутри них есть множество отверстий, через которые пропускается шёлк. Наружу он выходит жидким, но на воздухе мгновенно затвердевает. Эти нити служат разным целям. Паучьи нити бывают очень прочны. Иногда паутина может показаться брошенной на ней нет никого. На самом деле паук притаился где-нибудь по близости и ждёт. Он сразу узнает, когда в сеть попадает добыча. Об этом ему сообщает дрожание сигнальной нити, которая тянется от паутины к месту его засады. Приняв «сигнал», паук тот час устремляется к добыче. Нити смазаны клейким веществом. Паук плетёт паутину для достижения жизненно важных целей: ловли добычи, размножения, укрепления своих норок, страхование при падение, обмана хищников, облегчение передвижения по поверхностям.
В брюшной полости пауков есть многочисленные паутинные железы. Их протоки открываются мельчайшими прядильными трубочками, которые находятся на концах шести паутинных бородавок на брюшке паука. У паука-крестовика, например, таких трубочек около 500-550. Паутинные железы вырабатывают жидкий вязкий секрет, состоящий из белка. Этот секрет обладает способностью мгновенно затвердевать на воздухе. Поэтому, когда белковый секрет паутинных желез выделяется через прядильные трубочки, он застывает в форме тонких нитей.
Паук начинает прясть свою паутину так: он прижимает паутинные бородавки к субстрату; при этом небольшая порция выделившегося секрета, застывая, приклеивается к нему. Затем паук продолжает вытягивать вязкий секрет из паутинных трубочек при помощи задних ног. Когда он удаляется от места прикрепления, остальной секрет просто растягивается в быстро затвердевающие нити.
Пауки используют паутину для самых разных нужд. В паутинном убежище паук находит благоприятный микроклимат, там же он укрывается от врагов и непогоды. Некоторые пауки оплетают паутиной стенки норки. Из паутины паук плетет липкие ловчие сети для поимки добычи. Яйцевые коконы, в которых развиваются яйца и молодые паучки, тоже делаются из паутины. Паутина используется пауками также для путешествий - из нее маленькие тарзаны плетут страховочные нити, которые защищают от падения при прыжках. В зависимости от цели использования паук может выделять липкую или сухую нить определенной толщины.
Внешнее строение паука: 1 — ногощупальце; 2 — нога; 3 — глаз; 4 — головогрудь; 5 — брюшко
3.Паутина. Виды паутины.
Если самих пауков разглядывать неприятно, и многие даже их боятся, то паутина, созданная ими, невольно привлекает внимание и вызывает искреннее восхищение. Она напоминает изящное кружево.
3.1 Что такое паутина?
Изучив научную литературу и другие источники информации, я дала такое определение паутине. Паутина - это нити, производимые с помощью прядильного аппарата, который является индивидуальной особенностью пауков. Она представляет собой вязкою жидкость, застывая на воздухе, которая образует длинные тонкие нити, имеющие клейкие пузырьки.
3.2. Откуда берется паутина?
Итак, разберемся все же, как паук плетет паутину. На брюшке у «ткача» расположены паутинные железы, которые считаются трансформированными рудиментами ног. Ученым известно семь типов паутинных желез, производящих разные виды паутины, однако у одной особи одновременно может быть только от 1 до 4 типов желез. Внутри тельца вырабатывается особый секрет, который принято называть жидким шелком. На выходе через прядильные трубочки он начинает затвердевать. Одна такая ниточка настолько тонка, что ее трудно разглядеть даже под микроскопом. Лапами, расположенными ближе к «работающим» в текущий момент железам, паук скручивает несколько ниток в одну паутинку – приблизительно так, как это делали женщины в старину при прядении из кудели. Именно в тот момент, как паук плетет паутину, закладывается основная характеристика будущей паутинки – липкость или повышенная крепость. И каков механизм выбора, ученые пока не выяснили. Когда первая нить создана ее создателем достаточно длинной, он прекращает прядение. И ловит ветерок. Малейшее шевеление ветра (даже от нагретой земли) относит паутинку к соседней «опоре», за которую та и цепляется.
Надо сказать, пауки – весьма экономные создания. Оказавшуюся ненужной поврежденную или старую паутину они съедают, пуская «вторсырье» на второй круг использования. А старой она становится довольно быстро, так как паук плетет паутину зачастую каждый день.
Немаловажно наличие специальных чесальных и прядильных инструментов: гребенчатые коготки и ряды щетинок на ногах для расчесывания паутины.
3.3 Роль паутины в жизни пауков.
Задавая вопрос, зачем пауку паутина, мне все без исключения давали один и тот же ответ: для охоты. Да, безусловно, из паутины пауки делают ловчие сети для «охоты» на насекомых. Но этим вовсе не исчерпываются ее функции. Дополнительно она применяется для утепления норок перед зимовкой, защищая их от холода и влаги; для создания коконов, в которых созревает потомство; для защиты от дождя – из нее пауки делают своего рода навесы, предотвращающие попадание воды в «домик»; для путешествий. Некоторые пауки переселяются сами и выпроваживают из лона семьи детей на длинных паутинках, уносимых ветром как на парашюте. Образование строительного материала. Еще одно применение – плетение “ковриков” для линьки.
Разные железы образуют несколько типов паутины: сухая и толстая – для передвижения, шелковистая и мягкая – для плетения кокона, тонкая и клейкая – для ловчей спирали.
Четвертичная структура белка при выталкивании из протока изменяется таким образом, что в результате формируются нити. Из нитевидных образований в последствие получаются волокна, прочность которых в 4-10 раз больше прочности человеческого волоса. В 1,5-6 раз прочнее стальных сплавов.
В состав жидкости содержится большая концентрация белка, содержащая следующие аминокислоты: глицин, аланин, сирин.
Интересные факты: если нить не зацепляется за ветку, то паук подтягивает её и съедает, чтобы продукт не пропадал.
По химическому составу и физическим свойствам паутина близка к шелку тутовых шелкопрядов и гусениц, только она гораздо прочнее и эластичнее: если нагрузка разрыва для гусеничного шелка составляет 33-43 кг на 1 мм2, то для паутины - от 40 до 261 кг на мм2 (в зависимости от вида)!
Чаще всего мы видим многоугольные сети иногда они бывают почти круглыми. Плетение от пауков требует невероятной сноровки и терпения. Сидя на верхней ветке, они формируют нить которая зависает в воздухе. Если повезёт то, нитка быстро зацепится за ветку в подходящем месте и паук, переместится на новую точку для дальнейшей работы.
Ветер- лучший помощник паука в строительстве. Достав тонкую нить из бородавок, паук подставляет её под воздушный поток, который относит застывший шёлк на значительное расстояние. Паутинка легко зацепляется к веткам деревьев, используя её в качестве каната, паук передвигается с места на место. В структуре паутины прослеживается определённая схема. Её 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. Между каждым кругом без всяких приспособлений паук выдерживает одинаковое расстояние.
Сложность рисунка паутины зависит от вида паукообразных.
Многие пауки плетут паутину ежедневно.
4.Сравнение паутины
Существует два типа паутины: плоская и объемная. Первая представляет собой самый распространенный тип с наименьшим количеством нитей, что делает ее малозаметной и не слишком упругой. Объемная же паутина отличается большей запутанностью нитей, благодаря чему она получается невероятно прочной, но и в то же время очень заметной для насекомых.
Виды паутинок. Интересно не только то, как паук плетет паутину, но и то, что он умудряется вырабатывать ее разных «сортов». Грубо говоря, их можно разделить на три типа: крепкие – производятся только тенетниками и ложатся в основу ловчих сетей. Липкие. Из них делаются перемычки все в тех же сетях, и приклеиваются при малейшем прикосновении, причем так, что снять их весьма затруднительно. Бытовые. Из них пауки творят коконы и «дверки» для норок. Причем они еще бывают и нескольких видов, поскольку вырабатываются разной степени мягкости и пушистости. Учеными выделяется и еще один вид паутины, которая отзеркаливает ультрафиолет, подманивая бабочек.
Формы паутин. Изучив научную литературу, я узнала, что каждая паутина неповторима, и зависит от вида паука. Например, воронковые пауки, придают своей ловчей сети форму конуса. Он плетет большую воронку в стеблях высокой травы, между камней или бревен, а сам прячется на ее дне. Другие пауки сплетают огромные бесформенные полотнища. Нитей-липучек в них нет, но есть нити – подножки, заставляющие насекомое потерять равновесие и затем запутаться в сети. Именно такую сеть плету домовые пауки. А паук серебрянка строит паутинный воздушный колокол и там поджидает свою добычу. Некоторые виды пауков пристраивают к круглой ловушке еще и длинную лестницу, которая существенно повышает внезапность появления паука и тем самым эффективность самой охоты.
Паук-бола (североамериканский) использует паутину по-другому. Он выпускает ниточку длиной около 5 см. К ее кончику прикреплена бусинка клея, которой паук наносит жертве хлесткий удар. Этот клей содержит особые химические вещества, привлекающие самцов мотыльков. Паук размахивает ловчей нитью, привлекая добычу запахом. Едва жертва приблизится, он наносит ей удар, намертво приклеивая к шарику, и подтягивает к себе.
Паук-ловильщик, например, сплетает ловчую сеть, а потом, свесившись на паутине вниз головой, поджидает свою жертву, держа сетку ножками.
Различие паутины по видам пауков
В зависимости от вида, пауками может сплетаться разная паутина, которая является своеобразной «визитной карточкой» членистоногого.
Круглая паутинка
Такой вариант паутины смотрится необыкновенно красиво, но является смертоносной конструкцией. Как правило, круглая паутина подвешивается в вертикальном положении и имеет часть клейких нитей, что не позволяет выбраться из неё насекомому. Плетение такой сети осуществляется в определенной последовательности. На первом этапе изготавливается внешняя рамка, после чего выполняется прокладка радиальных волокон от центральной части к краям. Спиральные нити вплетаются в самом конце.
Это интересно! Круглая паутина средних размеров имеет более тысячи точечных соединений, а для её изготовления требуется более двадцати метров паутинного шёлка, что делает конструкцию не только очень легкой, но и невероятно прочной.
Информация о наличии добычи в такой ловушке поступает к «охотнику» посредством специально вплетаемых сигнальных нитей. Появление каких-либо разрывов в такой паутине вынуждает паука заниматься плетением новой сети. Старая паутина, как правило, поедается членистоногими.
Прочная паутина
Такой вид паутины присущ для пауков-нефилов, широко распространённых на территории Юго-Восточной Азии. Построенные ими ловчие сети часто достигают в диаметре пару метров, а их прочность позволяет легко выдерживать вес взрослого человека.
Такие пауки ловят в свою прочную паутину не только обычных насекомых, но и некоторых мелких птиц. Как показывают результаты исследований, пауками такого вида может вырабатываться порядка трёх сотен метров паутинного шёлка ежедневно.
Паутина-гамак
Маленькие, круглые «пауки-монетки» плетут одну из самых сложных паутинных конструкций. Такими членистоногими ткутся плоские сети, на которых паук располагается и ожидает свою добычу. От основной сети вверх и вниз отходят специальные вертикальные нити, которые прикрепляются к расположенной поблизости растительности. Любые летающие насекомые быстро запутываются в вертикально сплетенных нитях, после чего падают на плоскую паутину-гамак.
5.Исследование
Цель: определить влияет ли на качество и внешний вид паутины перепад температуры.
Приборы и материалы: герметичный полиэтиленовый пакет, морозильная камера, градусник, паутина.
Ход опыта: поместили в полиэтиленовый герметичный пакет паутину и положили в морозильную камеру, где температура воздуха минус 10°С, на 24 часа. По внешнему виду и качеству (осталась клейкой) паутина не изменилась.
Повесили этот же пакет на солнце, где температура воздуха плюс 20°С, внешний вид паутины не изменился, остался прежним. По качеству паутина не изменилась-осталась клейкой.
Вывод: на внешний вид паутины и ее качество (клейкость) не влияет резкий перепад температуры воздуха.
Но я провела другой эксперимент. Собрала паутину у печки и в погребе, затем положила паутину на чистый белый лист, побрызгала ее лаком для волос. Сравнила, две собранные паутины и обнаружила, что их внешний вид разный. А также свойства отличаются, на ощупь - паутина, которую паук сплел в погребе, оказалась более прочной.
6.Вывод.
В ходе работы я узнала много нового о жизни пауков. Узнала, что паук паутину использует не только для ловли добычи, как предполагала. Узнала, какие бывают виды паутины и как их паук плетёт.
Опыты подтверждают, что такие разнообразные свойства паутины придают ей огромное значение в жизни пауков. Обеспечивая пауков необходимым для жизни теплом и пищей.
Проведя исследование, я убедилась, что на прочность паутины влияют свет, температура и влажность.
Клеящее вещество, которое скрепляет между собой нити паутины, меняет свою клейкость в зависимости от погодных условий. Установлено, что нахождение паутины в сухом и жарком месте уменьшает ее прочность. Прямые солнечные лучи еще больше ослабят соединения нитей между собой и сделают паутину еще менее прочной. Что и доказано в моем опыте, в погребе паутина прочнее, так как температура гораздо ниже, чем в доме, да еще и рядом с печкой.
Я так же узнала:
- что у пауков разная форма паутины.
- что у пауков есть паутинный аппарат и паутинные бородавки, паутинные железы;
- что есть разные виды пауков: крестовик, паук- волк, паук- скакун, паук - бокоход.
Паучиха откладывает в кокон яйца. Осенью паучата появляются на свет, выпускают паутинки и улетают в поисках жилья – так паучки расселяются.
Паук – крестовик получил свое название из – за рисунка в виде креста на брюшке. Он хороший охотник, он охотится и днем, и ночью.
В народной медицине паутину используют как кровоостанавливающее ранозаживляющее средство.
Когда паук передвигается, он выделяет паутину. Пауки поедают много вредных насекомых, гораздо больше, чем жужелицы, стрекозы, божьи коровки вместе взятые. Паучий аппетит не дает клещам, тлям, шелкопрядам опустошать наши леса и поля.
Дальше я намерена еще глубже изучить жизнь этих интересных животных. А своими познаниями и наблюдениями, исследованиями обязательно поделюсь с одноклассниками, рассказав им об удивительном и разнообразном мире пауков.
Список использованных источников и литературы.
Большая энциклопедия «Почемучек». Издательство «Росмен», г. Москва, 2003 г.
«Большая энциклопедия школьника». Издательство Росмен. М.2000
Интерактивная энциклопедия. Издательство «Махаон», 2011 г.
Кто? Где? Почему? Иллюстрированная энциклопедия для маленьких почемучек. Издательство «Эксмо» г. Москва, 2010 г.
Школьник Ю.К.. Животные. Полная энциклопедия. Издательство «Эксмо», г. Москва, 2010 г.
Эти таинственные животные, издательство «Росмен», г. Москва, 2010 г.
Энциклопедия «Тайны живой природы», Москва «Дрофа», 2000.
Виды паутины. URL: https://nashzeleniymir.ru/паук
Как паук плетет паутину. URL: http://fb.ru/article/188725/kak-pauk-pletet-pautinu-zachem-pauku-pautina