Летают ли пауки. Пауки чувствуют электрические поля и летают с их помощью

Воздухоплавание

И очевидное познается нелегко! Чего только люди не думали и каких небылиц не рассказывали об этой летающей в небе паутине! Долго не могли понять, откуда она берется.

Плиний писал: „В год, когда Паулюс и Марцеллюс были консулами, шел шерстяной дождь“.

Думали: может быть, это роса так испаряется? Некоторым старым поэтам идея такая пришлась по душе, и они быстро вплели в свои стихи „тонкие нити испаряющейся росы“. Но Эдмунд Спенсер, соотечественник и современник Шекспира, уверял, что это не испаряющаяся, а, напротив, „засохшая роса“. В 1664 году известный британский ученый Роберт Гук в докладе Королевскому обществу (то есть Академии наук) писал так: „Не исключено, что большие белые облака, которые появляются в летнее время, могут быть из того же вещества“, что и паутина, летающая над полями.

Другой натуралист, доктор Сток, проезжал в 1751 году через молодой хвойный лес и увидел, что весь он покрыт тонкими нитями паутины. Накануне было северное сияние, и он решил, что „под его воздействием“ паутина осела из воздуха, „если только не представляет собой выпота сосен“.

Другие доказывали:

Это жуки напускают в небо столько паутины.

Нет, тли!

Нет, не тли и не жуки. Это особый род тягучей материи, сгущенной лучами солнца.

Глубокомысленнее, пожалуй, и непонятнее всех рассуждал о летающей паутине в 1822 году натурфилософ Генрих Стефенс:

„Как свежая жизнь листьев возбуждает и поддерживает односторонний животный, проявляющийся лишь в подвижных функциях, хотя и умеренный процесс, так и в то время, когда все растение погружается в тихий окислительный процесс увядания, в противовес этому образуется атмосферическая растительность - летающая паутина, само название которой уже обозначает впечатление универсального порождения“.

В заумной галиматье наука в то время часто обнаруживала свою беспомощность, когда, столкнувшись с новым необъяснимым пока фактом, пыталась обойти его с фланга, прикрываясь нагромождением мертворожденных слов.

Даже в наш красивый век (но в „некрасивое“ время - в годы первой и второй мировых войн) люди, напуганные все новыми образцами секретного оружия, парящие в небе паутинки принимали за особый вид отравляющих веществ. Доктора Бристоу как знатока всевозможной естественной паутины вызвали в Британское военное министерство для консультации по этому делу. Только после его экспертизы там аннулировали заготовленный циркуляр службы наблюдения.

А ведь эта забавная история раскрытия секретов паучьей аэронавтики (такой простой, но так трудно нами понятой!), как часто бывало и с другими не сразу познанными загадками природы, с самого начала пошла по правильному пути. Когда зоология только рождалась, великий Аристотель уже знал, что небесная паутина не выпот смолы и не „тягучая материя“, а продукт шелкопрядильного искусства пауков. Не мог понять он, правда, как она в небо поднимается. Наверное, решил великий грек, осенью тяжелый, холодный воздух опускается вниз и вытесняет вверх лесную паутину. Ученик его, Теофраст, тоже знал, что множество летающих на паутинках пауков предвещает скорую зиму.

Аристотеля все прошлые столетия усердно изучали, но на это его утверждение многие реагировали примерно так: „Бескрылые пауки летают? Сомнительно все это!“

Лет триста назад известный в то время знаток пауков Мартин Листер, уняв свои сомнения, решил не пустыми рассуждениями - возможно то или невозможно, - а точными наблюдениями проверить, прав Аристотель или нет. Вышел в поле, наловил паутины и увидел: в самом деле, на многих паутинках сидели, крепко вцепившись, крохотные паучки. Паря над землей, иные поднимались выше колокольни Йоркского собора. А зачем? Что влекло их в небо?

Листер решил: мухи! Наскучив ждать их в засаде у тенет, паучки устремились в мушиную стихию, чтобы наловить там милой желудку добычи сколько пожелают.

Но время шло, порождая новые сомнения. Листер не многих убедил. До самого XIX столетия, когда наука из колыбели вольных импровизаций решительно шагнула в мир точных экспериментов, о летающей паутине писались и рассказывались самые странные небылицы.

Не видим мы на воздушных паутинках никаких пауков, - говорили те, про которых великий следопыт сказал: „Глаза у них есть, а посмотри - нету“.

Искали и не находили. Не находили, потому что плохо искали. Искали на нитях, сбившихся в кучки, повисших на заборах и кустах, а их паучата давно покинули, благополучно финишировав или неблагополучно стартовав.

Искать надо было не там - на паутинках, которые ещё в воздухе. Но и тут паука заметить нелегко. Чуть только опасность - он паутинку бросает и падает вниз. Иначе стрижи и ласточки всех паучат-аэронавтов переловили бы.

Но когда пауков на паутинках многие уже увидели и факт этот всеми был признан, тут же придумали несколько новых фантазий, чтобы научно объяснить физическую природу сил, поднимающих паутинный аэростат в небо.

Заметив, что паук всегда будто бы выпускает свою нить навстречу солнцу, некоторые решили, рассказывает Вольногорский, что паутина вытягивается из тела пауков солнечной теплотой. Джону Мэррею и этого показалось мало… По Мэррею, „лётная паутина заряжена отрицательным электричеством, а почва - положительным, и вследствие этого паутинная нить… поднимается кверху“. Мэррей сажал паучка на сургуч - паучок будто бы „сильно отскакивал“. Касался паутинки сургучом - тоже отскакивала. А к натертому стеклу притягивалась.

Думали и так, что паучки плывут в поднебесье, как по воде, гребя ногами, что надувают себя воздухом, словно дирижабли, что (это уж совсем великолепно!) летят, как ракеты, исторгая из себя сильной струей газы.

Старые идеи „испаряющейся росы“ не ушли из натурфилософии без следа: модернизировав, их ещё раз вплели в историю жизни пауков, решив, что, очевидно, „паутина увлекается кверху испарениями росы под влиянием солнечных лучей“.

Но время шло, люди двигали науку вперед, и скоро стало совершенно ясно, что загадочный паучий аэростат работает не на электричестве и не на испарениях росы.

Отто Герман любил гулять по цепному мосту в Будапеште. Весной, а особенно осенью, в ясные дни, когда Дунай ласкает теплый ветерок, все, что на мосту и над мостом высится, точно шелковой вуалью, покрывает серебристая паутина. Ветерок колышет ее, она искрится, парит над рекой, виснет хлопьями на проводах, на деревьях, на крышах. А заборы, колья, кусты, осока, надгробные памятники, перила мостов „кишмя кишат мелкими паучками“. Погода лётная, и они взмывают в небо со всех своих аэродромов.

Отто Герман брал в руку лупу и видел, как паучок перед стартом натягивал сначала опорные „тросы“, чтобы раньше времени его аэростат не унесло порывом ветра. Прижимая то справа, то то слева от себя паутинные бородавки, укреплял на каком-нибудь камне или ветке несколько поперечных нитей. (Увидим, чуть позже, подхваченный порывом ветра, он будет всеми восемью ножками держаться за них, как за поручни!)

Устроив себе таким образом надежный якорь, паучок спешит к подветренному краю аэродрома, и там опять паутинные бородавки делают свое дело. Паучок прижимает их к твердой опоре у себя под ногами - и вот нить-аэростат приклеена одним концом. Другой он тянет за собой - бежит к якорной стоянке, цепляется за „поручни“ всеми ножками. Теперь брюшко вверх - из него петлей взмывает в небо паутинная нить. Точнее, несколько паутинных нитей, изогнутых петлей: ведь один конец их привязан невдалеке, а второй все тянется и тянется из бородавок. Когда вытянется он достаточно, паучок откусит приклеенный конец нити; струящийся вверх теплый воздух ее подхватывает и уносит, как парус, обрубленный в шторм. Но паучок все ещё изо всех сил цепляется за свой якорь (или просто за ветку, если, решив обойтись без якоря, не сплел его). Чем длиннее нить, тем сильнее парусит она по воздуху и быстрее нарастает с того конца, который все удлиняют и удлиняют паутинные железы. Когда нить вытянется примерно метра на два-три, паук оставляет последние попытки противостоять силе конвекционных токов, поджимает ножки и взмывает вверх - задом вперед. В воздухе ловко переворачивается, хватает нить-аэростат лапками и бежит по ней ближе к середине. Бегая по ковру-самолету, паучок перемещает его центр тяжести: побежит к середине - петлей согнет конец нити, повернет назад - петля вытянется в прямую нить.

Аэродинамические свойства летательного аппарата меняются, и он то взмывает вверх, то снижается.

Нет, не дано пауку, пусть и бессознательно бегая по нити, управлять ее полетом.

Но есть и антисомнение:

Совсем это нетрудно. Каждый, кто запускал воздушного змея, знает, как легко натяжением или перемещением крепежных нитей изменить его полет.

На ниточках паучки летят не за мухами в погоню - искать новые земли летят. Улетают кто куда, чтобы у гнезда не было тесно и не пришлось им голодать и пожирать друг друга (а на это они весьма способны). Летят - кто сто метров, кто тысячу, а иные и десятки тысяч. Там, где пауков особенно много, в Южной Америке например, они порой взмывают с земли такими тучами, что „все небо кажется в эти дни застланным паутиной“.

Ч. Дарвин писал: „Корабль был в шестидесяти милях от берега под легким, но постоянным ветром. На снасти насело множество паучков. Мне казалось, что на корабле их несколько тысяч… Маленькие воздухоплаватели, попав на корабль, бегали взад и вперед, иногда падая и опять восходя по тому же волокну; некоторые занимались устройством маленькой, очень неправильной сети в углах между канатами… Всех их, казалось, томила сильная жажда, и они с напряженными челюстями жадно пили капли воды“.

У нас в южнорусских степях массовые полеты пауков тоже дело обычное. Профессор Д. Е. Харитонов, большой авторитет во всем, что касается пауков, видел здесь даже целые ковры-самолеты, длиной метров до десяти, из множества перепутанных нитей.

Как и парящие амазонские муравьи, летающие пауки из Южной Америки могут «экспрессом» спуститься на несколько метров вниз, просто облетев по спирали дерево, на котором сидели.

Пауки Selenops banksi облюбовали для жизни верхние ярусы южноамериканских тропических лесов. Это довольно крупные создания (длина тела вместе с ногами может достигать нескольких сантиметров), которые к тому же считаются одними из самых быстрых хищников. Но перебежки с одной ветки огромного тропического дерева на другую занимают всё-таки слишком времени, даже если ты бегаешь очень быстро, так что пауки селенопсы научились экономить время и силы, просто планируя с места на место по воздуху.

Парящие пауки Selenops banksi почти незаметны на коре деревьев. (Фото Stephen P. Yanoviak et al. / Journal of the Royal Society Interface 2015 12:110.)

Паук из семейства тетрагнатид, путешествующий по воде с паутинным «якорем». (Фото Hayashi et al. / BMC Evolutionary Biology 2015 15:118.)

«Летающий» древесный муравей Cephalotes atratus (фото RN Riomanso – Colombia / Flickr.com.)

Стивен Яновяк (Stephen P. Yanoviak ) из Луисвиллского университета вместе с коллегами из Калифорнийского университета в Беркли ставили с S. banski следующий опыт: они брали паука, забирались с ним на дерево и вытряхивали его из коробки с высоты в несколько десятков метров. Как пишут исследователи в статье в Journal of the Royal Society Interface , в 93% случаев членистоногие подопытные вовсе не падали камнем вниз, а начинали маневрировать в полёте: сразу же переворачивались спиной вверх, после чего, раскинув конечности, мягко планировали 5-8 метров вниз, чтобы приземлиться на ствол того же дерева, с которого их только что скинули. Если селенопс вдруг отклонялся от курса, то быстро выруливал в нужном направлении с помощью передней пары ног. Само приземление, по-видимому, никак животным не вредит: весят они довольно мало, и скорость, с которой они летят, не превышает 3 м/с. Видео с планирующими пауками можно посмотреть .

Авторы работы полагают, что таким образом селенопсы уходят от врагов, которых у них предостаточно: это и другие пауки, и ящерицы, и змеи, и древесные лягушки, и муравьи, и птицы - от всех них так просто не убежишь. Просто сложить лапы и упасть на землю было бы не лучшим вариантом, так как на земле могут поджидать всё те же ящерицы со змеями. А вот управляемое парение на несколько метров вниз с тем, чтобы приземлиться на то же дерево – совсем другое дело.

Чтобы выбрать место для посадки и вообще управлять полётом, у пауков должны быть неплохие глаза, и в дальнейшем исследователи собираются подробнее выяснить, как селенопсы ориентируются в воздухе и как выбирают точку приземления (точнее, «придревеснения»). Надо сказать, что, хотя эволюция оставила пауков без крыльев, они не оставляют попыток освоить воздушное пространство. Например, многие из них используют для путешествий своеобразный «воздушный шар» – паутинку, выпущенную в воздух, которую вместе с пауком увлекает за собой ветер.

Обычно таким способом происходит расселение только что появившихся на свет паучат, и «воздушный шар» протаскивает их всего на несколько метров. Однако бывает так, что сильное воздушное течение уносит членистоногих воздухоплавателей довольно далеко. Более того, если паук приземляется на воду, он продолжает путешествие, используя собственное тело как парус. В статье в BMC Evolutionary Biology Морито Хаяси (Morito Hayashi ) из Университета Мияги вместе с коллегами из Великобритании и Испании описывает целый набор странных поз, которые принимают приводнившиеся пауки, чтобы лучше ловить ветер и управлять собственным движением. Некоторые из них даже выбрасывают паутинную нить, которая служит своеобразным якорем, не позволяющим разгоняться слишком сильно.

Вообще же довольно много животных, не смущаясь отсутствием у них крыльев, устремляются в воздушную среду. Например, несколько лет назад тот же Стивен Яновяк опубликовал в Integrative and Comparative Biology работу, в которой описывались парящие муравьи Cephalotes atratus , обитающие в лесах бассейна Амазонки – они, как и пауки, превращают тело в парашют, облетая дерево по спирали. Ну, а кто-то может вспомнить про украшенных древесных змей, которые в парящем полёте с дерева на дерево могут преодолевать до 100 метров. Правда, змеи эти начинают парить из прыжка, а само тело рептилии сконструировано удачно с аэродинамической точки зрения – чтобы опираться на восходящие потоки, поддерживающие тело в воздухе.

А вы знали, что пауки умеют летать? Ученые обнаруживали паукообразных на высоте 4 км от земли. Первоначально исследователи думали, что пауки используют потоки воздуха, но с этой идеей есть проблема. Большие пауки летают, даже когда воздушных потоков недостаточно для поддержания их веса - и это загадка.

Однако ученые из Бристольского университета, возможно, нашли решение - они доказали, что пауки могут использовать электрические поля. Ведущий автор исследования Эрика Морлей рассказала, что ученые подвергли взрослых пауков семейства Линифиидов воздействию электрических полей, подобных тем, которые естественным образом возникают в атмосфере Земли. Пауки показали значительное увеличение возможности воздухоплавания при наличии электрических полей. Видео их эксперимента демонстрирует, как один паук летает при включении электрических полей, а затем падает, когда поля снова выключены.

Электрические поля, которые пауки используют для движения, являются частью глобальной атмосферной электрической цепи Земли, о которой исследователи знают с 1920-х годов. В двух словах, грозы помогают создать разность зарядов между Землей и ионосферой в 50 км над поверхностью. Перепады напряжения составляют ошеломляющие 250 000 вольт. Это создает электрические поля, связывающие Землю с границей космоса. Космические лучи ионизируют земную атмосферу, превращая ее в слабый проводник, позволяющий этим течениям проходить через эту цепь.

Пауки эволюционировали внутри глобальной электрической цепи, поэтому неудивительно, что они научились «подключаться» к ней. Но как? Питер Горхэм из Гавайского университета отмечает, что сложная белковая структура паучьего шелка включает в себя аминокислоты - глутаминовую кислоту и аргинин, которые могут получить заряд в процессе прядения. Свою паутину членистоногие используют по-разному: плетут из неё кокон и ловят жертв, мастерят защитную плёнку для яиц. А кроме того, пауки изготавливают так называемые «паруса», с помощью которых путешествуют по воздуху. Когда пауки готовятся взлететь, они сперва крепятся к земле несколькими шелковыми нитями. Потом они проверяют ветер, поднимая одну конечность в воздух. Когда паук готов взлететь, он выпускает около 50 крошечных ниточек. Нитки остаются прикрепленными к пауку и выступают как парус. Когда ветер начинает дуть особенно сильно, паук открепляется от них и улетает прочь.

Исследователи давно задаются вопросом о роли электричества в полете паука. Чарльз Дарвин, возможно, был первым. Об этом он написал во время своего путешествия на корабле «Бигль» (1831-1836 годы). Однажды корабль был в 60 милях от побережья Аргентины, когда палуба была буквально заполнена летающими пауками. Дарвин задавался вопросом, может ли в этом процессе играть роль электрическая сила. Работа Эрики Морли и ее соавтора Дэниела Роберта замыкает этот 200-летней мыслительный цикл.

Существует высокая вероятность того, что на пауков может повлиять космическая погода, поскольку электрические поля возмущаются космическими лучами и солнечной активностью. Может ли космическая погода повлиять на характер миграции летающих пауков? По словам Морли, это вполне вероятно, хотя утверждать с точностью пока нельзя. Эксперименты, которые ученые проводили, в основном лабораторные. Следующий шаг в проекте - полевые испытания, в которых фактор солнечной активности может сыграть важную роль.

Миграция пауков – явление, широко распространенное даже в средней полосе, в теплых же климатических поясах этот процесс завораживает, а иногда и пугает, поскольку масштабы переселения впечатляют и порой кажется, что небо заволокла черная туча, не пропускающая солнечные лучи.

То, что пауки летают, трудно назвать секретом или какой-то научной сенсацией, это естественное хорошо изученное природное явление, которые имеет четкие причины и следствия. Однако, перед тем, как ученым стало ясно как летают пауки, эта загадка природы порождала многочисленные домысли, порой логические, а иногда и откровенно нелепые. Так, по одной из версий считалось, что летящие по небу едва заметные нити – это испарения сосновой смолы, количество которой к началу осени превышает комфортную для дерева норму, вот оно и избавляется от излишков таким способом. При микроповреждениях, которые могут быть нанесены человеком, птицей, животным или же непогодой, на поверхности сосны начитает интенсивно выделятся янтарная клейкая смола, которая застывает на воздухе, превращаясь в длинные прозрачные нити, которые ветер подхватывает и несет вдаль.

Ещё одной, пожалуй, самой экзотичной версией стало учение про сгущенные лучи солнца, которые посылаются на планету далеким покровителем, помогающим таким незамысловатым способом сохранить тепло на зиму. Причиной теории появления «сгущенных лучей» стал тот факт, что тонкие, едва заметные нити начинали активно появляться именно в момент наступления бабьего лета, то есть промежутка теплой и солнечной погоды, после которого обязательно наступит долгий период холодов. Считалось, что именно в это время на планету приходят заранее подготовленные усиленные солнечные лучи, несущие тепло и свет если не на весь зимний период, то хотя бы на самые холодные месяцы.

Однако сейчас обе эти теории можно назвать не более, чем доброй сказкой для детей, поскольку появление в небе тонких нитей путины достаточно хорошо изучено наблюдениями, экспериментами и опытными испытаниями. Это явление даже может быть использовании при создании нового поколения летательных аппаратов, которые будут использовать в основном энергию солнца и ветра, что поможет существенно сэкономить земные энергетические ресурсы.

Важно помнить, что миграция пауков посредством перелетов - обычное природное явления, а никак не предвестник проблем, болезней, лишений и тяжб. Даже в Южной Америке, материке, где этот процесс принимает невероятные масштабы, не стоит впадать в панику и ожидать худшего, нужно лишь помнить, что через год история повторится.

В последние теплые дни сентября подросшие пауки некоторых видов отправляются в захватывающее путешествие, призванное помочь в сохранении популяции, а также в обеспечении питанием. Летают небольшие паучки, которые совсем недавно вылупились из яиц, а уже готовы к грандиозным переменам в своей жизни, именно они начинают плести паутину необычным способом, так, чтобы поток ветра мог подхватить её и унести на новое место жительства. Плетется паутина путешественника так – забравшись на высокое ветреное место паук начинает делать опорные нити, способные удерживать его вес и новую поперечную паутину, на которой он и будет перемещаться. Плотно прижимаясь брюшком, где расположены специальные паутинные бородавки, паук перемещается к наиболее ветреной части паутины, где затем плотно прикрепляется. Сильный порыв ветра выдувает петлю паутины и её более слабый край отрывается от опорных нитей, именно в этот момент паук начинает активно вырабатывать новую нить, на которой он и отправиться в путешествие.

Когда длина нити достигает 10-15 см, паук перебегает к основанию и откусывает его прочными челюстями, и оторванная полоска паутины начинает парить в потоках холодного и теплого воздуха, подгоняемая ветром. Расстояние, которое преодолеет паук никогда нельзя предугадать точно, ведь на пути может возникнуть неожиданное препятствие, или же и сам полет может не состоятся, если в месте отправного пункта более чем один молодой паук. Только не стоит думать, что полет пауков является бесконтрольным, выделяя порцию паутины, тем самым удлиняя нить и замедляя полет из-за увеличения массы, полет можно замедлить, а если откусить лишнее – можно быстро набрать высоту и увеличить скорость. А вот посадка, не смотря на все усилия путешественника, происходит в ветвях больших деревьев, опорах мостов, мачтах кораблей и крышах зданий. Если после тщательного осмотра «хозяин» остается недоволен собственными владениями, то путешествие продолжается до тех пор, пока не будет найдено теплое влажное место, способное дать тепло на зимнее время.

Интересно, что занимаются перелетами далеко не все представители отряда паукообразных, это излюбленное занятие бокоходов, определенных мелких видов тенетников, а также пауков-волков, остальные виды предпочитают селиться неподалеку и вполне довольны тесны соседством.

Миграция отдельных видов пауков вызвана их природным инстинктом выживания и стремлением расселиться как можно реже, то есть иметь достаточно шансов для сохранения популяции, этот природный феномен припадает на осень, время, когда молодняк паука дозревает и становится готовым к воспроизведению потомства.

Авторы работы полагают, что таким образом селенопсы уходят от врагов, которых у них предостаточно: это и другие пауки, и ящерицы, и змеи, и древесные лягушки, и муравьи, и птицы – от всех них так просто не убежишь. Просто сложить лапы и упасть на землю было бы не лучшим вариантом, так как на земле могут поджидать всё те же ящерицы со змеями. А вот управляемое парение на несколько метров вниз с тем, чтобы приземлиться на то же дерево – совсем другое дело.