Zirnekļa zīds ir dabas brīnumšķiedra

Zirnekļa zīds ir spēcīgs, bet vijīgs. Getty Images/Visi Kanādas fotoattēli/Maiks Grandmesons

Zirnekļa zīds ir viena no brīnumainākajām dabiskajām vielām uz Zemes. Lielākā daļa būvmateriālu ir vai nu izturīgi, vai elastīgi, bet zirnekļa zīds ir abi. Tas ir aprakstīts kā stiprāks par tēraudu (kas nav gluži precīzs, bet tuvs), necaurlaidīgāks nekā Kevlars un elastīgāks par neilonu. Tas iztur lielu slodzi pirms salūšanas, kas ir ļoti izturīga materiāla definīcija. Zirnekļa zīds arī vada siltumu, un ir zināms, ka tam piemīt antibiotikas īpašības.

Visi zirnekļi ražo zīdu

Visi zirnekļi ražo zīdu, sākot no mazākajiem lecošais zirneklis uz lielāko tarantula . Zirneklim ir īpašas struktūras, ko sauc par spinnerets vēdera galā. Jūs droši vien esat vērojis, kā zirneklis veido tīklu vai plīvo no zīda pavediena. Zirneklis izmanto savas pakaļkājas, lai pamazām izvilktu zīda šķipsnu no vērptuvēm.

Zirnekļa zīds ir izgatavots no proteīna

Bet kas tieši ir zirnekļa zīds? Zirnekļa zīds ir proteīna šķiedra, ko ražo zirnekļa vēderā esošais dziedzeris. Dziedzeris uzglabā zīda proteīnu šķidrā veidā, kas nav īpaši noderīgs būvkonstrukcijām, piemēram, tīkliem. Kad zirneklim ir nepieciešams zīds, sašķidrinātais proteīns iziet caur kanālu, kur tas iegūst skābes vannu. Kā pH zīda proteīna daudzums tiek pazemināts (tā paskābināts), tas maina struktūru. Kustība, velkot zīdu no vērptuvēm, rada spriedzi vielai, kas palīdz tai sacietēt, kļūstot par cietu.

Strukturāli zīds sastāv no amorfu un kristālisku proteīnu slāņiem. Stingrāki proteīna kristāli piešķir zīdam tā spēku, savukārt mīkstāks, bezveidīgs proteīns nodrošina elastību. Olbaltumvielas ir dabā sastopamas polimērs (šajā gadījumā ķēde aminoskābes ). Zirnekļa zīda, keratīna un kolagēns tie visi ir veidoti no olbaltumvielām.

Zirnekļi bieži pārstrādā vērtīgos zīda proteīnus, ēdot savus tīklus. Zinātnieki ir marķējuši zīda proteīnus, izmantojot radioaktīvos marķierus, un pārbaudījuši jaunu zīdu, lai noteiktu, cik efektīvi zirnekļi apstrādā zīdu. Jāatzīmē, ka viņi ir atklājuši, ka zirnekļi var patērēt un atkārtoti izmantot zīda proteīnus 30 minūšu laikā. Tā ir pārsteidzoša pārstrādes sistēma!

Šim daudzpusīgajam materiālam var būt neierobežots pielietojums, taču zirnekļa zīda novākšana nav īpaši praktiska lielā mērogā. Sintētiska materiāla ražošana ar zirnekļa zīda īpašībām jau sen ir bijis zinātnisko pētījumu Svētais Grāls.

8 veidi, kā zirnekļi izmanto zīdu

Zinātnieki gadsimtiem ilgi ir pētījuši zirnekļa zīdu un ir uzzinājuši diezgan daudz par to, kā tiek izgatavots un izmantots zirnekļa zīds. Daži zirnekļi faktiski var ražot 6 vai 7 veidu zīdu, izmantojot dažādus zīda dziedzerus. Kad zirneklis auž zīda pavedienu, tas var apvienot dažādus zīda veidus, lai iegūtu specializētas šķiedras dažādiem mērķiem. Reizēm zirneklim vajag lipīgāku zīda šķipsnu, citreiz – stiprāku.

Kā jūs varētu iedomāties, zirnekļi labi izmanto savas zīda ražošanas prasmes. Kad mēs domājam par zirnekļiem, kas griež zīdu, mēs parasti domājam par tiem, kas veido tīklus. Bet zirnekļi izmanto zīdu daudziem mērķiem.

1. Zirnekļi laupījuma ķeršanai izmanto zīdu

Zirnekļi vispazīstamāk izmanto zīdu, lai izveidotu tīklus, ko tie izmanto, lai sagūstītu lamatās. Daži zirnekļi, piemēram lodes audējas , izveidojiet apļveida tīklus ar lipīgiem pavedieniem, lai aizķertu lidojošos kukaiņus. Maka tīkla zirnekļi izmanto novatorisku dizainu. Viņi griež vertikālu zīda cauruli un slēpjas tajā. Kad kukainis nolaižas caurules ārpusē, maka tīkla zirneklis sagriež zīdu un ievelk kukaiņu iekšā. Lielākajai daļai tīklu aujošo zirnekļu ir slikta redze, tāpēc tie sajūt laupījumu tīklā, jūtot vibrācijas, kas pārvietojas pa zīda pavedieniem. Nesenais pētījums parādīja, ka zirnekļa zīds var vibrēt plašā frekvenču diapazonā , ļaujot zirneklim sajust kustības 'tik mazas kā simts nanometri — 1/1000 cilvēka mata platuma'.

Bet tas nav vienīgais veids, kā zirnekļi izmanto zīdu, lai noķertu ēdienu. Bolas zirneklis, piemēram, griež tādu kā zīda makšķerēšanas auklu – garu pavedienu ar lipīgu bumbiņu galā. Kad kukainis iet garām, bolas zirneklis met auklu pret upuri un izvelk savu lomu. Tīklu metošie zirnekļi vērpj mazu tīklu, kas veidots kā mazs tīkls, un tur to starp kājām. Kad kukainis tuvojas, zirneklis izmet savu zīda tīklu un sagūsta laupījumu.

2. Zirnekļi User Silk, lai pakļautu laupījumu

Daži zirnekļi, piemēram zirnekļu tīklu zirnekļi , izmantojiet zīdu, lai pilnībā pakļautu savu upuri. Vai esat kādreiz redzējuši, kā zirneklis satver mušu vai kodes un ātri ietin to zīdā kā mūmiju? Zirnekļu tīklu zirnekļiem uz kājām ir īpaši sēnes, kas ļauj tiem cieši aptīt lipīgu zīdu ap grūtībās nonākušu kukaini.

3. Zirnekļi ceļošanai izmanto zīdu

Ikviens, kurš lasa Šarlotes tīmeklis kā bērns būs pazīstams ar šo zirnekļa uzvedību, kas pazīstama kā balonēšana. Jaunie zirnekļi (saukti par zirnekļiem) izklīst drīz pēc iznākšanas no olu maisiņa. Dažām sugām zirneklis uzkāps uz atklātas virsmas, pacels vēderu un izmetīs zīda pavedienu vējā. Gaisa straumei velkot zīda šķipsnu, zirneklis kļūst gaisā un to var nēsāt jūdzes.

4. Zirnekļi izmanto zīdu, lai izvairītos no krišanas

Kuru gan nav pārsteidzis zirneklis, kas pēkšņi nolaidās pa zīda pavedienu? Izpētot apgabalu, zirnekļi aiz sevis atstāj zīda līniju, kas pazīstama kā vilkšanas līnija. Zīda drošības aukla palīdz zirneklim nekontrolēti nokrist. Zirnekļi arī izmanto vilkšanas līniju, lai kontrolēti nolaistos. Ja zirneklis atrod problēmas zemāk, tas var ātri pacelties pa līniju drošībā.

5. Zirnekļi izmanto zīdu, lai nepazustu

Zirnekļi var arī izmantot vilkšanas līniju, lai atrastu ceļu uz mājām. Ja zirneklis aizklīst pārāk tālu no savas atkāpšanās vietas vai urvas, tas var sekot zīda līnijai atpakaļ uz mājām.

6. Zirnekļi izmanto zīdu, lai meklētu patvērumu

Daudzi zirnekļi izmanto zīdu, lai izveidotu vai nostiprinātu pajumti vai atkāpšanos. Abi tarantulas un vilku zirnekļi izrakt zemē urkas un izklāt savas mājas ar zīdu. Daži zirnekļi, kas veido tīklus, veido īpašus atkāpšanās punktus savos tīklos vai blakus tiem. Piemēram, piltuves audēji zirnekļi vienā tīkla pusē griež konusa formas atkāpšanos, kur tie var palikt paslēpti gan no upuriem, gan no plēsējiem.

7. Zirnekļi pārošanai izmanto zīdu

Pirms pārošanās zirnekļa tēviņam ir jāsagatavo un jāsagatavo sperma. Zirnekļu tēviņi griež zīdu un veido mazus spermas tīklus tieši šim nolūkam. Viņš pārnes spermu no dzimumorgānu atveres uz īpašo tīklu un pēc tam savāc spermu ar pedipalpiem. Ja spermatozoīdi ir droši glabāti pedipalpos, viņš var meklēt uzņēmīgu mātīti.

8. Zirnekļi izmanto zīdu, lai aizsargātu savus pēcnācējus

Zirnekļu mātītes ražo īpaši izturīgu zīdu, lai izveidotu olu maisiņus. Pēc tam viņa ievieto olas maisiņā, kur tās tiks pasargātas no laikapstākļiem un potenciālajiem plēsējiem attīstīties un izšķilties par sīkiem zirnekļveidīgajiem . Lielākā daļa zirnekļu mātes piestiprina olu maisiņu uz virsmas, bieži vien netālu no viņas tīkla. Vilku zirnekļi neriskē un nēsā olu maisiņu, līdz parādās pēcnācēji.

_Avoti:

• _{Borora un Delona ievads kukaiņu izpētē , 7. izdevums, autors Čārlzs A. Triplhorns un Normans F. Džonsons.}
• _{Entomoloģijas enciklopēdija , 2. izdevums, rediģējis Džons L. Kapinera.}
• _{ASU zinātnieki atklāj zirnekļa zīda noslēpumus , Arizonas štata universitāte, 2013. gada 27. janvāris.}
• _{Aiovas štata inženieris atklāj, ka zirnekļa zīds vada siltumu, kā arī metālus , Aiovas štata universitāte, 2012. gada 5. marts.}
• _{PH pazemināšana regulē zirnekļa zīda veidošanos , Zviedrijas Lauksaimniecības zinātņu universitāte, 2010. gada 12. maijs.}
• _{Stenfordas pētnieks atklāj jaunu gaismu zirnekļa zīda noslēpumiem , Stenfordas Universitāte, 2013. gada 4. februāris.}
• _{Kļūdu noteikums! Ievads kukaiņu pasaulē , autori Vitnija Krenšova un Ričards Redaks.}
• _{Spiders, Smitsona Nacionālā dabas vēstures muzeja vietne.}
• _{Zirnekļi klausās savos tīklos , autors Kerijs Arnolds, National Geographic vietne, 2014. gada 5. jūnijs.}
• _{Tīkla liešanas zirnekļi , Austrālijas muzeja vietne.}
• _{Purseweb zirnekļi , Kentuki Universitātes Entomoloģijas vietne.}