الأسرار الكيميائية للويب. ما هو أقوى - الويب أم الفولاذ؟ من لديه أقوى شبكة ويب

ظل العلماء يتطلعون إلى الويب لسنوات عديدة ، في محاولة لاستخراج كل شيء منها - من السترات الواقية من الرصاص إلى الجوارب. الاهتمام المتزايد بخيط العنكبوت ليس عرضيًا: من حيث قوته ، فهو قريب من النايلون - تتراوح قوة الشد من 40 إلى 260 كجم لكل متر مربع. مم ، وهو أقوى عدة مرات من الفولاذ. إذا كان من الممكن نسج شبكة كبيرة بسمك قلم رصاص ، فيمكن أن توقف طائرة تحلق.

حتى الآن ، تُستخدم خيوط الويب بشكل أساسي في البصريات لتطبيق الشعيرات المتصالبة في الأجهزة البصريةوكخيوط في الجراحة المجهرية. يعتبر خيط العنكبوت مفيدًا أيضًا لأنه يحتوي على خصائص ممتازة للجراثيم ، وبالتالي يمكن استخدامه بنجاح في الطب مواد خياطة، الأربطة والأوتار الاصطناعية ، وأفلام التئام الجروح والحروق ، إلخ.

ومع ذلك ، لطالما استخدمت جنسيات مختلفة الويب لتلبية احتياجاتهم اليومية. سكان الجزيرة المحيط الهادي"تجبر" العناكب على نسج شباك الصيد ، وهي قوية بشكل غير عادي وتكاد تكون غير مرئية في الماء. وفي جزيرة مدغشقر ، لا يزال العديد من الفلاحين يستخدمون خيوط العنكبوت بدلاً من الخيوط.

قماش ذهبي

يحاول رجال الأعمال والعلماء أيضًا تشغيل إنتاج نسيج حرير العنكبوت ، ومع ذلك ، فإن هذا عمل مزعج ومكلف للغاية ، لكن النتيجة مرضية للعين. تعهد مؤرخ الفن سيمون بيرس وشريكه في العمل نيكولاس جودلي بالحصول على قماش فريد من الحرير العنكبوت. بعد عمل طويل ومضني ، ابتكروا قماشًا ذهبيًا فريدًا بقياس 3.4 متر في 1.2 متر.

أصبح مليون عنكبوت نسج الجرم السماوي مورِّدًا لـ "الخيوط". قضى العالم ورجل الأعمال ما يقرب من 5 سنوات من حياتهم وحوالي 500 ألف دولار لصنع قطعة من النسيج الأكثر غرابة.

جاء جودلي لأول مرة إلى مدغشقر في عام 1994 ، حيث أسس شركة صغيرة لتصنيع السلع من ألياف النخيل. في عام 1999 ، أصدر نيكولاس مجموعته الأولى من حقائب الموضة ، وفي عام 2005 أغلق المصنع بشكل غير متوقع وتحول تمامًا إلى إنتاج "قماش العنكبوت" مع بيرس.

بدأ كل شيء بحقيقة أن الأصدقاء استأجروا 70 عاملاً لجمع أنواع العنكبوت Nephila madagascariensis بالقرب من عاصمة مدغشقر ، أنتاناناريفو.

تقوم الإناث فقط بإنشاء شبكة قوية فريدة من نوعها ذات لون ذهبي. تم الجمع خلال موسم الأمطار ، حيث أن المفصليات تفرخ شبكاتها فقط في هذا الوقت من العام (مما يفرض قيودًا إضافية على عملية إنتاج الكتان).

لإنشاء نوع من مصانع الغزل ، تم وضع العناكب في غرف خاصة ، حيث ظلت بلا حراك. كانت المشكلة أن العناكب تلتهم بعضها البعض كونها في "قطيع". يقول بيرس: "في البداية كان لدينا 20 أنثى ، ولكن سرعان ما انتهى بنا المطاف بثلاث نساء ، وإن كن بدينات جدًا".

في النهاية ، تم عزل الكائنات المضطربة عن بعضها البعض ، مع زيادة عدد الأفراد الذين يعيشون في المصنع في نفس الوقت.

قام 10 عمال بجمع الشبكة المتدلية من أعضاء الغزل للعناكب. بهذه الطريقة كان من الممكن الحصول على حوالي 25 م من المواد الثمينة من فرد واحد.

لاحظ بيرس أن 14 ألف عنكبوت تعطي حوالي 28 جرامًا من حرير العنكبوت ، وكان الوزن الإجمالي للقطعة الأخيرة من القماش يصل إلى 1180 جرامًا!

سترة وخيوط واقية من الرصاص

وضع باحثون آخرون لأنفسهم أهدافًا دنيوية أكثر. باستخدام الهندسة الوراثية ، أدخل علماء الأحياء اليابانيون الجينات المسؤولة عن إنتاج شبكات العنكبوت في كروموسوم دودة القز. الألياف الناتجة هي شيء ما بين الحرير الطبيعي وخيوط العنكبوت. ومع ذلك ، فإن هذه المادة أقوى بكثير وأكثر متانة من الحرير العادي. في المستقبل القريب ، من المخطط صنع أشياء كثيرة منه: من الجوارب إلى شباك الصيد والملابس الواقية.

قام ياباني آخر ، وهو كيميائي من حيث المهنة ، بصنع أوتار الكمان من أنسجة العنكبوت ، وصب خيوط العنكبوت في حزم من 3 آلاف و 5 آلاف قطعة. من هذه الحزم ، الملتوية بالفعل في الاتجاه المعاكس ، تم إنشاء أوتار الكمان. إنها جيدة لأنها أقوى بكثير من خيوط النايلون المطلية بالألمنيوم.

أظهرت دراسة قسم الخيوط تحت المجهر الإلكتروني أن لها فرقًا مهمًا عن نظائرها. بينما مع الأوتار العادية ، تحتفظ الألياف المنسوجة معًا شكل دائريمع ترك مساحة فارغة كبيرة بينهما ، اتخذت خيوط العنكبوت شكل مضلعات ، متجمعة بإحكام.

كما أثبتت السترة الواقية من الرصاص المصنوعة من خيوط العنكبوت نفسها بشكل جيد للغاية. عادي عامل وقائييتكون من عدة طبقات من نسيج خاص - كيفلر ، بفضل الدروع الواقية للبدن تكتسب قوة عالية. ولكن إذا كنت تستخدم عدة طبقات من خيوط العنكبوت ، فيمكنك الحصول على درع للجسم أكثر متانة ومقاوم للرصاص من العيار الكبير. في الوقت نفسه ، تزن هذه السترة عدة مرات أقل ، على عكس نظيراتها الحديثة الثقيلة جدًا. لذلك ، قريبًا ، ستذهب الدروع الواقية للبدن إلى جيوش الدول المتقدمة ، مثل الولايات المتحدة ، المهتمة جدًا بها.

بالإضافة إلى ذلك ، أنشأ العلماء بالفعل خيطًا مشابهًا في خصائص خيط العنكبوت ، والذي سيوفر خدمة لا تقدر بثمن للطب. يبدو أن هناك الكثير الذي يمكن أن يتعلمه البشر من العناكب ، هذه المخلوقات المدهشة حقًا.

من إعداد آنا بوبينكو ،
على أساس المواد

تتميز العناكب عن جميع الحشرات بالقدرة على نسج أنماط نسيج العنكبوت المذهلة.
كيف يمكن للعنكبوت أن يدور على شبكة الإنترنت أمر لا يمكن تصوره. مخلوق صغير يخلق شبكات كبيرة وقوية. تم تشكيل قدرة مذهلة منذ 130 مليون سنة.

ليس من قبيل المصادفة أن تظهر كل الاحتمالات عند الحيوانات وتثبت أثناء الانتقاء الطبيعي. كل عمل له غرض محدد بدقة.

يقوم العنكبوت بتدوير الويب لتحقيق أهداف حيوية:

• اصطياد الفريسة
• تربية؛
• تقوية المنك.
• تأمين السقوط
• خداع الحيوانات المفترسة.
• تسهيل الحركة على الأسطح.

يتكون ترتيب العناكب من 42 ألف نوع ، لكل منها تفضيلاته الخاصة في استخدام الهيكل العنكبوتي. لعقد الضحية ، يتم استخدام الشبكة من قبل جميع الممثلين. الذكور - aranemorphs على الشبكة تترك إفرازات من السائل المنوي. ثم يمشي العنكبوت على الويب ، ويجمع الإفرازات على أعضاء الجماع.

بعد الإخصاب ، يتم تكوين الأطفال في شرنقة شبكية واقية. تترك بعض الإناث الفيرومونات على الشبكة - وهي مواد تجذب الشركاء. يقوم الغزالون بلف الخيوط حول الأوراق والأغصان. والنتيجة هي دمى لإلهاء الحيوانات المفترسة. الأسماك الفضية التي تعيش في الماء تجعل المنازل بها تجاويف هوائية.

يعتمد حجم الويب على نوع العنكبوت. تصنع بعض العناكب الاستوائية "روائع" بقطر 2 متر ، قادرة على حمل حتى طائر. شبكات العنكبوت العادية أصغر حجمًا.
من المثير للاهتمام معرفة مقدار العنكبوت الذي ينسج الويب. تمكن علماء الحيوان من معرفة أن القطعة المتقاطعة تتواءم مع العمل في غضون ساعات قليلة. يستغرق ممثلو البلدان الساخنة عدة أيام لإنشاء أنماط من منطقة كبيرة. دور أساسيفي هذه العملية من قبل هيئات خاصة.

هيكل الغدد العنكبوتية

توجد على بطن الحشرة نواتج - ثآليل عنكبوتية بها ثقوب على شكل أنابيب.
من خلال هذه القنوات ، يتدفق سائل لزج من الغدة العنكبوتية. عند تعرضه للهواء ، يتحول الجل إلى ألياف رقيقة.

التركيب الكيميائي للويب

تفسر المكونات الهيكلية القدرة الفريدة للحل الذي تم إصداره على التصلب.

تحتوي تركيبة السائل على تركيز عالٍ من البروتين يحتوي على الأحماض الأمينية التالية:

• جليكاين.
• ألانين.
• سيرين

التركيب الرباعي للبروتين ، عند دفعه خارج القناة ، يتغير بطريقة تتشكل فيها الشعيرات نتيجة لذلك. من التكوينات الخيطية ، بعد ذلك ، يتم الحصول على الألياف ، والتي تكون قوتها
4 إلى 10 أضعاف قوة شعرة الإنسان.،
1.5 - 6 مرات أقوى من سبائك الصلب.

أصبح من الواضح الآن كيف ينسج العنكبوت شبكة بين الأشجار. لا تنكسر الألياف القوية الرفيعة ، فهي سهلة الضغط ، وتمتد ، وتدور دون التواء ، وتربط الفروع في شبكة واحدة.

الغرض من حياة العنكبوت هو استخراج غذاء بروتيني. الجواب على السؤال "لماذا تنسج العناكب الشبكات" واضح. بادئ ذي بدء ، لصيد الحشرات. يصنعون شبكة محاصرة تصميم معقد. مظهر الهياكل المنقوشة مختلف.

• غالبًا ما نرى شبكات متعددة الأضلاع. في بعض الأحيان تكون مستديرة تقريبًا. يتطلب النسيج من العناكب مهارة وصبرًا لا يصدقان. يجلسون على الفرع العلوي ، ويشكلون خيطًا معلقًا في الهواء. إذا كنت محظوظًا ، فسوف يلتقط الخيط بسرعة الفرع الموجود فيه مكان مناسبوسينتقل العنكبوت إلى نقطة جديدة لمزيد من العمل. إذا لم يمسك الخيط بأي شكل من الأشكال ، يسحبه العنكبوت تجاه نفسه ، ويأكله حتى لا يختفي المنتج ، ويبدأ العملية مرة أخرى. بالتدريج ، تقوم الحشرة بتشكيل إطار ، وتبدأ في إنشاء أسس نصف قطرية. عندما يكونون جاهزين ، فإن الشيء الوحيد المتبقي هو عمل خيوط ربط بين نصف القطر ؛
• ممثلو القمع لديهم نهج مختلف. يصنعون قمعًا ويختبئون في الأسفل. عندما تقترب الضحية ، يقفز العنكبوت ويسحبها إلى القمع ؛
• يشكل بعض الأفراد شبكة من الخيوط المتعرجة. إن احتمال عدم خروج الضحية من هذا النمط أكبر بكثير ؛
• العنكبوت الذي يحمل الاسم "بولا" لا يزعج نفسه ، يدور خيطًا واحدًا فقط ، يوجد عليه قطرة من الغراء في النهاية. يطلق الصياد الخيط على الضحية ويلصقه بإحكام ؛
• العناكب - الغيلان كانوا أكثر دهاء. يصنعون شبكة صغيرة بين الكفوف ، ثم يلقيون على الكائن المطلوب.

تعتمد التصميمات على الظروف المعيشية للحشرات وأنواعها.

استنتاج

بعد أن اكتشفت كيف ينسج العنكبوت شبكة ، وما هي سماته ، يبقى الإعجاب بهذا الخلق للطبيعة ومحاولة إنشاء شيء مشابه. في الأنماط الدقيقة للشالات المحبوكة ، تنسخ الحرفيات الأنماط. تصنع الهوائيات وشبكات صيد الأسماك والحيوانات وفقًا لمخططات مماثلة. حتى الآن ، لم يتمكن الشخص من محاكاة العملية بشكل كامل.

فيديو: العنكبوت ينسج شبكة

ما هو أقوى - الويب أم الفولاذ؟ من لديه أقوى شبكة ويب؟

1. ربما يكون الويب أقوى ، لكن من لديه الأقوى ، لا أعرف ، ربما دودة القز.
2. رجل محبوب...
3. تعيش عناكب النيفيلا الكبيرة ذات الألوان الزاهية في إفريقيا. نيفيلز هم أقارب صلباننا. إنهم ينسجون شباك محاصرة ، على غرار دوائر نسيج العنكبوت ، المألوفة لنا جميعًا. الدوائر فقط هي الأكبر ، وعادة لا يوجد فيها النصف العلوي من الدائرة ، وفي مكانها تشابك فوضوي من الخيوط: الحماية من الأعداء ، التي تحتوي على الكثير من نفيلا الدهنية والشهية.
4. الويب ، أو حرير العنكبوت هو أحد الأمثلة المدهشة للمواد التي أنشأتها الطبيعة وتعرض بشكل استثنائي الخصائص الفيزيائية. يمكن أن تتحمل قوتها من حيث المليمتر المربع الواحد 260 كجم ، وهي أقوى وأخف بكثير من الفولاذ

   يحتوي العنكبوت على عدة غدد موجودة في بطنه تنتج حرير العنكبوت. كل غدة تنتج الحرير لغرض معين. سبع غدد مختلفة معروفة. ولكن أنواع مختلفةتحتوي العناكب على عدد قليل فقط من هذه الغدد ، وليس جميعها.

   كان أنحف خيوط تم قياسها 0.02 مم فقط. لذلك ، نحن قادرون على رؤية الويب فقط بسبب انعكاس الموضوع. ضوء الشمس. لكن هذا الخيط الرفيع قادر على منع نحلة من الطيران بأقصى سرعة. هذا الخيط ليس قويًا جدًا فحسب ، ولكنه أيضًا مرن جدًا. بسبب هذه الخصائص ، فإن حرير العنكبوت أقوى من أي مواد أو معادن أخرى معروفة لنا. تقاس قوة المادة بوحدات تسمى dernier (1 dernier = 1 g لكل 9000 m). تبلغ قوة خيط العنكبوت من 5 إلى 8. وهذا يعني أن خيط حرير العنكبوت سوف ينكسر زنهبطول 45 - 72 كم. المواد المماثلة هي النايلون والزجاج. تبلغ قوة الفولاذ حوالي 3.

   يستخدم حرير العنكبوت لعدة أغراض. يستخدم الصيادون البولينيزيون خيط العنكبوت الذهبي لشبكة الجرم السماوية (نيفيلا) كخط للصيد. في نيو هبريدس ، تم استخدام شبكات العنكبوت لصنع شبكات لنقل رؤوس الأسهم والتبغ والسم المجفف لرؤوس الأسهم. استخدمت بعض القبائل في غينيا الجديدة الشباك كقبعات لحماية رؤوسهم من المطر.

   في الحرب العالمية الأولى ، تم استخدام خيوط Araneus diadematus و Zilla atrica و Argiope aurantia وغيرها من العناكب التي تنسج الجرم السماوي كممرات متقاطعة في الأدوات.

   لطالما استخدم سكان بولينيزيا الأصليون شبكة عناكب الويب الكبيرة كخيوط لخياطة معدات الصيد المتينة ، وفي أوروبا ، في العصور الوسطى ، تعلم الناس صناعة الأقمشة من الويب. صُنعت القفازات والجوارب من شبكة العنكبوت المتقاطع من أجل ملك فرنسا ، وكانت موضع إعجاب كل من تمكن من رؤية هذه المنتجات الفريدة.

5. الويب
6. يشبه الفولاذ بالنسبة لي

في القرن الثامن عشر ، قام بون معين من مونبلييه بحياكة زوج من الجوارب والقفازات من خيوط العنكبوت. تبين أن هذه التجربة في استخدام شبكة العنكبوت لأغراض النسيج هي التجربة الوحيدة. حاليًا ، يتم استخدام الويب فقط كمؤشرات متقاطعة للأجهزة البصرية الدقيقة.

يتم تصنيع الويب من الأحماض الأمينية في دم العنكبوت. يحدث هذا في الخلايا الموجودة في جدران الغدد العنكبوتية. يتم إنتاج الويب في شكل قطرات ؛ يندمجون في الجزء المركزي المجوف من الغدة. هذا السائل اللزج هو في الواقع محلول مركّز من أنسجة العنكبوت. يتراكم المحلول في الغدد حتى يحتاج العنكبوت إلى الشبكة ويتم سحبه من قنوات الثآليل العنكبوتية. يمتد الويب بسرعة إلى خيط رفيع وينتقل على الفور من الحالة اللزجة إلى الحالة الصلبة.

المواد التي يمكن سحبها إلى خيوط عادة ما تكون بوليمرات عالية الوزن الجزيئي. وهي تتكون من جزيئات طويلة ورفيعة. تكون الجزيئات ملتوية عندما تكون في المحلول. ومع ذلك ، إذا تم سحبها من ثقب رفيع ، فإنها تتكشف وتقع على طول الألياف بالكامل. تقام الجزيئات في هذا الموضع عن طريق الروابط المتقاطعة التي تتشكل بين السلاسل المتجاورة.

يتحرك العنكبوت ، عادة ما ينسج خيطًا مزدوجًا - ما يسمى بالخيط المعلق. إنه يمنعه من السقوط ويتم إرفاقه بأقراص ملحقة كلما احتاج العنكبوت إلى النزول.

يتم تقوية الخيط المعلق أحيانًا بخيطين أرق. كما أنها تستخدم لتصنيع الإطار الخارجي والخيوط الشعاعية لشبكة الملائمة. جزء رئيسي آخر من شبكة الاصطياد هو خيط حلزوني ؛ إنها في الواقع تلتقط الذباب الساقط عليها.

الشبكة بأكملها لزجة للغاية ومرنة للغاية. إنه لزج بسبب القطرات العديدة لمادة شديدة اللزوجة التي تغلف خيوط العنكبوت وتثبتها معًا. عند أدنى اتصال بخيط لزج ، تلتصق الذبابة. يمكن أن يتمدد الخيط دون أن ينكسر ، مهما كانت قوة الضحية. ينتج عن هذا عادةً أن تتشابك الذبابة في الخيوط اللزجة المجاورة أيضًا. يمسك العنكبوت بالذبابة ، ويديرها بفكيها وأظافرها وأرجلها الأمامية ، بينما تسحب أرجلها الخلفية النسيج من ثآليل العنكبوت. وهكذا تجد الذبابة نفسها في "ضمادة" من نسيج العنكبوت ، وغالبًا ما يأخذ العنكبوت الضحية إلى ملجأها ، حيث يتم تناولها على الفور أو تعليقها "في المحمية".

هناك شبكة أخرى. يتم استخدامه لصنع شرنقة. يلف هذا الخيط العنكبوت حول البيض الذي يوضع في الخريف. تحمي الشرنقة البيض من سوء الأحوال الجوية وتعديات الحيوانات المفترسة المختلفة.

يتكون الويب من البروتينات. من المعروف أن البروتينات تلعب دورًا أساسيًا في بنية ووظيفة جميع الكائنات الحية. هم يشكلون الميوسين في العضلات ، والكولاجين في الأنسجة الضامة، الهيموجلوبين في الدم ، وكذلك الإنزيمات التي تتحكم في جميع التفاعلات الكيميائية في الكائن الحي.

البروتينات عبارة عن جزيئات كبيرة مبنية من عشرين نوعًا من الأحماض الأمينية المختلفة. قد يتكون جزيء بروتين الويب من سلسلة واحدة أو أكثر مرتبطة في موقع واحد أو أكثر. يتم تكوين روابط متقاطعة قوية بواسطة الحمض الأميني السيستين ، والذي يمكن أن "يتشبث" بسلسلتين مختلفتين. يمكن أن يشكل السيستين أيضًا رابطًا بين أجزاء مختلفة من نفس السلسلة ، مكونًا حلقات.

يمكن لعشرين من الأحماض الأمينية أن تشكل عددًا كبيرًا من البروتينات المختلفة. يتمثل أحد الأهداف الرئيسية التي يتابعها كيميائيو البروتين في تحديد عدد الأحماض الأمينية في البروتين ومواقعها النسبية.

لتحديد تركيبة الأحماض الأمينية ، يتم تحللها إلى الأحماض الأمينية المكونة لها عن طريق الغليان حامض الهيدروكلوريك. ثم يتم عزل جميع المكونات من خليط الأحماض الأمينية. قبل خمسة وعشرين عامًا ، كان هذا إجراءً معقدًا يتطلب الأمر عدد كبيرالمادة والوقت ، وأيضًا لا تعطي دائمًا نتائج دقيقة. حالياً تحليل كامليمكن إجراء الأحماض الأمينية على عدة مليغرامات من المواد في يوم واحد. ابتكر العلماء جهازًا يتحلل فيه خليط من الأحماض الأمينية أولاً إلى مكونات ، ثم يتم تسجيل عددها وتسجيلها تلقائيًا في شكل رسوم بيانية.

تم تطبيق هذه الأساليب التحليلية في تحليل عدد من خيوط العنكبوت. هناك فرق كبير في تكوينات خيط شرنقة وخيط معلق. الأحماض الأمينية الرئيسية للأول هي ألانين وسيرين ، والثانية هي الجلايسين والألانين. يتكون أكثر من نصف البروتين في كل حالة من اثنين فقط من الأحماض الأمينية ، على الرغم من وجود العديد من الأحماض الأمينية الأخرى فيهما. الأهم من ذلك كله هو شبكة الأحماض الأمينية ذات السلاسل الجانبية القصيرة جدًا.

إن معرفة كيفية ترتيب الأحماض الأمينية في البروتين أمر مهم للغاية. لكن هذا لا يزال لا يجعل من الممكن شرح جميع خصائص الألياف. تعتمد هذه الخصائص إلى حد كبير على كيفية ترتيب السلاسل بالنسبة لبعضها البعض.

في عام 1913 ، أظهر الأب والابن براغي أن بلورة من أي مادة تدور فيها الأشعة السينية، تعكسها في بعض الزوايا المحددة ، لأنها تتكون من ذرات مرتبة تشكل مستويات انعكاس. في نفس العام ، وجد يابانيان - نيكيشوا وأونو - أن العديد من الألياف التي لم يكن من المفترض أن تحتوي عليها هيكل بلوري، وإعطاء بعض الانعكاسات.

تبدو الأشعة السينية الموجودة للخيوط العنكبوتية غير واضحة عند مقارنتها بالأشعة السينية للبلورات الحقيقية ، ولكنها يمكن أن توفر معلومات مهمة حول بنية الويب. حقيقة أن مثل هذا النمط من الأشعة السينية يحتوي على بقع تشير إلى وجود مناطق بلورية في ألياف الشبكة ، والتي لها ترتيب مرتب للذرات. يعود الفضل في تحديد بنية هذه المناطق البلورية في المقام الأول إلى البروفيسور لينوس بولينج من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا والبروفيسور وارويكر.

بفضل هذه الدراسات ، نعلم أن جميع أنواع الشبكات تقريبًا لها هيكل مماثل. يمكن الحصول على فكرة تقريبية عنها عن طريق رسم عدة خطوط متوازية متساوية البعد على قطعة من الورق ، ثم تجميع هذه الورقة في طيات بزوايا قائمة على الخطوط. تمثل الخطوط سلاسل طويلة من الببتيد ، وتشير الأماكن التي تتقاطع فيها مع الطيات إلى مواضع ذرات الكربون التي تمتد منها السلاسل الجانبية. يذهبون بزاوية قائمة على مستوى الورقة.

الآن ضع في اعتبارك عددًا من الأوراق المتشابهة معًا ؛ كثافة "التعبئة" الخاصة بهم سوف تعتمد على حجم مجموعات I. تحتوي جميع الشبكات تقريبًا على سلاسل مرتبة بطريقة مماثلة داخل الأوراق ، وتختلف فقط في المسافة بين الأوراق: فهي تتراوح من 3.3 إلى 15.6 أنجستروم.

خيط الويب الموجود تحته عبارة عن أسطوانات طويلة ومنتظمة ذات مقطع عرضي دائري منتظم تقريبًا. تتمثل إحدى طرق مقارنة درجة نعومة الألياف في الإشارة إلى وزن طول معين من الألياف. بالنسبة إلى الويب ، يتم التعبير عنه عادةً في المنكر - الوزن بالجرام البالغ 9 كيلومترات من الخيط. في نظام القياس هذا ، يزن خيط دودة القز منكرًا واحدًا ، بينما تزن شعرة الإنسان 40-50 منكرًا. وزن خيط شرنقة العنكبوت 0.7 منكر ، والخيط المعلق أقل من 0.07 منكر. يزن الخيط المعلق المتشابك حول الكرة الأرضية عند خط الاستواء حوالي 340 جرامًا فقط.

قوة وشد الخيوط أهميةلصناعة النسيج. لمقارنة الخيوط ذات السماكات المختلفة ، عادة ما يتم التعبير عن قوتها من حيث قوة الشد ، أي من حيث كسر الحمل مقسومًا على المنكر. وبالتالي يتم التعبير عن قوة الشد بالجرام لكل منكر. يبلغ متوسط ​​قوة كسر خيوط الشرنقة 2.2 جم / منكر ، وتبلغ قوة الخيط المعلق 7.8 جم / منكر. الاستطالة في وقت التمزق تصل إلى 46٪ و 31٪ على التوالي.

على عكس الخيط المعلق ، فإن خيط الشرنقة هش نسبيًا ، ويرجع ذلك إلى الغرض منه. ليس عليها أن تتحمل ضغوطًا كبيرة ، مهمتها هي إنشاء قشرة واقية لبيض الشرنقة. للقيام بذلك ، ينسج العنكبوت خيوطًا من ست طبقات من خيط مجعد. يتكون كل خيط من خيوط الشرنقة من ستة أنسجة عنكبوت. تذكرنا قشرة الويب هذه بالخيوط الضخمة التي تم تطويرها في السنوات الاخيرةلصناعة التريكو المرن من الألياف الاصطناعية.

الخيط اللولبي لشبكة الاصطياد ، والذي يشكل مصيدة ويب لزجة ، مرن للغاية. إن تمدده وانكماشه قابلان للعكس تمامًا ، وفي هذا الصدد يشبه المطاط.

إحدى مهام الصناعة مواد اصطناعيةهو تزويد العملاء بمواد ذات خصائص معينة. يحتاج نسيج الملابس الداخلية ، على سبيل المثال ، إلى الاحتفاظ بالحرارة وامتصاص الرطوبة ، بينما يحتاج سلك الإطار إلى نسيج قوي جدًا.

لا يزال تطوير ألياف البروتين الاصطناعية في مراحله الأولى ، لأننا لم نتمكن بعد من إنشاء سلاسل طويلة ذات بنية معقدة من الأحماض الأمينية. ومع ذلك ، من الممكن أخذ حمض أميني واحد وبلمرة في سلاسل طويلة ، على سبيل المثال ، في polyalanine أو polyalanine و methyl glutamag ، يتم الحصول عليها منها أقمشة جيدة. من الممكن أيضًا الحصول على بوليمرات عالية الوزن الجزيئي مع تسلسل ثنائي الببتيد متكرر ، على سبيل المثال ، ...

المزيد من الدراسة أنواع مختلفةأنسجة العنكبوت - هذه هي الطريقة التي ستساعدنا بالتأكيد في تكوين ألياف البروتين الاصطناعية.

ملاحظة ما الذي يتحدث عنه العلماء البريطانيون أيضًا: ذلك في المستقبل ، بناءً على دراسة جزيئية أكثر تفصيلاً لكل من شبكة العنكبوت وغيرها المواد الطبيعيةسيتمكن العلماء من الحصول على العديد من الأشياء المفيدة للغاية لحياتنا اليومية ، على سبيل المثال ، المهام الشاقة
منتجات الخرسانة المسلحة المصنوعة من بوليمرات خاصة أو شيء من هذا القبيل.

يمكن العثور على ممثلي النظام العنكبوتي في كل مكان. هم الحيوانات المفترسة التي تتغذى على الحشرات. يصطادون فرائسهم بمساعدة شبكة الإنترنت. هذه ألياف مرنة ودائمة ، يلتصق بها الذباب والنحل والبعوض. كيف ينسج العنكبوت شبكة ، غالبًا ما يُطرح هذا السؤال على مرأى من شبكة محاصرة مذهلة.

ما هو الويب؟

العناكب هي واحدة من أقدم سكان الكوكب ، بسبب حجم صغيرومحددة مظهر خارجييتم اعتبارهم عن طريق الخطأ حشرات. في الواقع ، هؤلاء هم ممثلو رتبة المفصليات. يتكون جسم العنكبوت من ثمانية أرجل وقسمان:

• السيفالوثوراكس.
• البطن.

على عكس الحشرات ، ليس لديهم قرون استشعار وعنق يفصل الرأس عن الصدر. بطن العنكبوت هو نوع من مصنع الويب. يحتوي على غدد تفرز سرًا يتكون من بروتين غني بالألانين الذي يعطي القوة ، والجليسين المسؤول عن المرونة. وفقًا للصيغة الكيميائية ، فإن الويب قريب من حرير الحشرات. داخل الغدد ، يكون السر في حالة سائلة ، ويتصلب في الهواء.

معلومة. يحتوي حرير اليرقات وخيوط العنكبوت على تركيبة مماثلة - 50 ٪ عبارة عن بروتين فيبروين. وجد العلماء أن خيط العنكبوت أقوى بكثير من سر اليرقات. هذا يرجع إلى خصوصية تكوين الألياف

من أين تأتي شبكة العنكبوت؟

على بطن المفصليات هناك نواتج - الثآليل العنكبوتية. في الجزء العلوي منها ، تنفتح قنوات الغدد العنكبوتية التي تشكل الخيوط. هناك 6 أنواع من الغدد التي تنتج الحرير لأغراض مختلفة (تحريك ، خفض ، تشابك الفريسة ، تخزين البيض). في نوع واحد ، كل هذه الأعضاء لا تحدث في وقت واحد ؛ عادة ، الفرد لديه 1-4 أزواج من الغدد.

على سطح الثآليل ، يوجد ما يصل إلى 500 أنبوب دوار يوفر سرًا بروتينيًا. يدور العنكبوت شبكة مثل هذا:

• يتم ضغط ثآليل العنكبوت على القاعدة (الشجرة ، العشب ، الجدار ، إلخ) ؛
• كمية صغيرة من البروتين تلتصق بالمكان المختار ؛
• يتحرك العنكبوت بعيدًا ، ويسحب الخيط بأرجله الخلفية ؛
• بالنسبة للعمل الرئيسي ، يتم استخدام أرجل أمامية طويلة ومرنة ، بمساعدتهم يتم إنشاء إطار من الخيوط الجافة ؛
• المرحلة الأخيرة في تصنيع الشبكة هي تشكيل اللوالب اللزجة.

بفضل ملاحظات العلماء ، أصبح معروفًا من أين تأتي شبكة العنكبوت. يتم إطلاقه عن طريق الثآليل المتنقلة المقترنة على البطن.

حقيقة مثيرة للاهتمام. شبكة الويب خفيفة جدًا ، سيكون وزن الخيط الذي يلف الأرض حول خط الاستواء 450 جرامًا فقط.

يسحب العنكبوت الخيط من البطن

كيف يتم بناء شبكة الاصطياد

ريح - أفضل مساعدالعنكبوت في البناء. يأخذ العنكبوت خيطًا رفيعًا من الثآليل ، ويضعه تحت تيار الهواء ، الذي يحمل الحرير المتيبس إلى مسافة كبيرة. هذه هي الطريقة السرية التي ينسج بها العنكبوت شبكة بين الأشجار. تتشبث الشبكة بسهولة بأغصان الأشجار ، وتستخدمها كحبل ، ويتحرك العنكبوت من مكان إلى آخر.

يمكن تتبع نمط معين في بنية الويب. يعتمد على إطار من الخيوط القوية والسميكة المرتبة على شكل أشعة تشع من نقطة واحدة. بدءًا من الجزء الخارجي ، يقوم العنكبوت بإنشاء دوائر تتحرك تدريجياً نحو المركز. والمثير للدهشة أنه بدون أي تعديلات ، فإنه يحافظ على نفس المسافة بين كل دائرة. هذا الجزء من الألياف لزج ، حيث تتعثر الحشرات فيه.

حقيقة مثيرة للاهتمام. يأكل العنكبوت شبكته الخاصة. يقدم العلماء تفسيرين لهذه الحقيقة - بهذه الطريقة ، يتم تجديد فقدان البروتين أثناء إصلاح شبكة المحاصرة ، أو يشرب العنكبوت ببساطة الماء المعلق على خيوط الحرير.

يعتمد تعقيد تصميم الويب على نوع العنكبوت. تبني المفصليات السفلية شبكات بسيطة ، بينما تبني المفصليات الأعلى أنماطًا هندسية معقدة. يقدر بناء مصيدة من 39 نصف قطر و 39 حلزونيًا. بالإضافة إلى الخيوط الشعاعية الملساء ، واللوالب المساعدة والمحاصرة ، هناك خيوط إشارة. تلتقط هذه العناصر وتنقل إلى المفترس اهتزاز الفريسة التي يتم اصطيادها. إذا جاء عبر جسم غريب(فرع ، ورقة) ، يفصلها المالك الصغير ويرميها بعيدًا ، ثم يعيد الشبكة.

تسحب العناكب الشجرية الكبيرة مصائدًا يصل قطرها إلى متر واحد ، ولا تدخل فيها الحشرات فحسب ، بل الطيور الصغيرة أيضًا.

كم من الوقت يدور العنكبوت الويب؟

يقضي المفترس من نصف ساعة إلى 2-3 ساعات لإنشاء مصيدة مخرمة للحشرات. وقت التشغيل يعتمد على احوال الطقسوأحجام الشبكة المخطط لها. تقوم بعض الأنواع بنسج خيوط الحرير يوميًا ، إما في الصباح أو في المساء ، حسب أسلوب حياتها. أحد عوامل مقدار نسج العنكبوت لشبكة هو مظهره - مسطح أو ضخم. واحد مسطح هو نسخة مألوفة من الخيوط الشعاعية واللوالب ، والأخرى الضخمة هي مصيدة مصنوعة من كتلة من الألياف.

الغرض من الويب

الشباك الرقيقة ليست مجرد مصائد للحشرات. دور الويب في حياة العناكب أوسع بكثير.

اصطياد الفريسة

جميع العناكب مفترسة تقتل فريستها بالسم. في الوقت نفسه ، يكون لدى بعض الأفراد بنية بدنية هشة ويمكن أن يصبحوا هم أنفسهم ضحية للحشرات ، على سبيل المثال ، الدبابير. إنهم بحاجة إلى مأوى وفخ للصيد. تؤدي الألياف اللزجة هذه الوظيفة. بمجرد أن يعلقوا في الشبكة ، يلفون الفريسة في شرنقة من الخيوط ويتركون حتى يصل الإنزيم المحقون بها إلى الحالة السائلة.

ألياف الحرير للعناكب أرق من شعرة الإنسان ، لكن قوة شدها المحددة مماثلة لتلك الموجودة في الأسلاك الفولاذية.

التكاثر

خلال موسم التزاوج ، يربط الذكور خيوطهم الخاصة بشبكة الأنثى. وبتوجيه ضربات متناغمة على ألياف الحرير ، يخبرون الشريك المحتمل بنواياهم. الأنثى المغازلة تنزل إلى أراضي الذكر للتزاوج. في بعض الأنواع ، يكون البادئ بالبحث عن شريك هو الأنثى. تفرز خيطًا بالفيرومونات ، بفضله يجدها العنكبوت.

منزل للأجيال القادمة

يتم نسج شرانق البيض من خيوط العنكبوت الحريرية. عددهم ، اعتمادًا على نوع المفصليات ، هو 2-1000 قطعة. يتم تعليق أكياس العنكبوت مع بيض الإناث مكان آمن. قشرة الشرنقة قوية بدرجة كافية ، فهي تتكون من عدة طبقات ومشبعة بسر سائل.

في جحرهم ، تنسج العناكب الجدران بأنسجة العنكبوت. هذا يساعد على خلق مناخ محلي مناسب ، بمثابة حماية من سوء الأحوال الجوية والأعداء الطبيعيين.

متحرك

أحد الإجابات عن سبب قيام العنكبوت بتدوير الويب هو أنه يستخدم الخيوط كـ عربة. للتنقل بين الأشجار والشجيرات ، لكي تفهم وتنزل بسرعة ، تحتاج إلى ألياف قوية. بالنسبة للرحلات الجوية لمسافات طويلة ، تصعد العناكب إلى المرتفعات ، وتحرر شبكة صلبة بسرعة ، وبعد ذلك ، مع هبوب رياح ، يتم نقلها بعيدًا لعدة كيلومترات. في أغلب الأحيان ، تتم الرحلات في أيام الصيف الهندية الدافئة والصافية.

لماذا لا يلتصق العنكبوت بشبكته؟

حتى لا يقع في فخه ، يقوم العنكبوت بعمل عدة خيوط جافة للحركة. أنا ضليع في تعقيدات الشبكات ، فهو يقترب بأمان من الفريسة العالقة. عادة ما توجد في وسط شبكة الاصطياد منطقة آمنة حيث ينتظر المفترس فريسته.

ظهر اهتمام العلماء بتفاعل العناكب مع مصائد الصيد الخاصة بهم منذ أكثر من 100 عام. في البداية ، اقترح أن أقدامهم تحتوي على مادة تشحيم خاصة لمنع الالتصاق. لم يتم تأكيد النظرية. أعطى التصوير بكاميرا خاصة لحركة أرجل العنكبوت على طول الألياف من السر المتجمد شرحًا لآلية التلامس.

لا يلتصق العنكبوت بشبكته لثلاثة أسباب:

• تقلل العديد من الشعيرات المرنة الموجودة على مخالبها من منطقة التلامس مع اللولب اللزج ؛
• أطراف أرجل العنكبوت مغطاة بسائل زيتي ؛
• تحدث الحركة بطريقة خاصة.

ما سر بنية الساقين الذي يساعد العناكب على تجنب الالتصاق؟ يوجد على كل ساق من أرجل العنكبوت مخلبان داعمان يتمسك بهما بالسطح ، ومخلب واحد مرن. عند الحركة ، يضغط بالخيوط على الشعر المرن على القدم. عندما يرفع العنكبوت مخلبه ، يستقيم المخلب ويطرد الشعر النسيج.

تفسير آخر هو عدم وجود اتصال مباشر بين ساق العنكبوت والقطرات اللزجة. يسقطون على شعر القدم ، ثم يتدفقون بسهولة مرة أخرى على الخيط. مهما كانت النظريات التي يعتبرها علماء الحيوان ، تظل الحقيقة هي أن العناكب لا تصبح أسيرة أفخاخها اللاصقة.

يمكن للعناكب الأخرى أيضًا نسج الشبكات - القراد والعقارب الزائفة. لكن لا يمكن مقارنة شبكاتهم من حيث القوة والنسيج الماهر بأعمال السادة الحقيقيين - العناكب. العلم الحديثغير قادر حتى الآن على إعادة إنتاج الويب صناعياً. تظل تقنية صنع حرير العنكبوت أحد ألغاز الطبيعة.