Восхождение на гору Невероятности

Наша первейшая задача – найти эффективный способ ловли насекомых для пропитания. Один из вариантов – летать побыстрее. Подняться в воздух, как сама потенциальная добыча. Летать как можно быстрее с разинутым ртом, зорко вглядываясь в цель. Это подходит стрижам и ласточкам, но требует немалых затрат на оснащение для скоростных полетов и маневрирования, а также “умных” систем навигации. Так действуют и летучие мыши, только они охотятся ночью и находят цель с помощью звукового эха, а не световых лучей.
Совершенно иной подход – “сидеть и выжидать”. Это излюбленная тактика богомолов, хамелеонов и других ящериц, которые в процессе эволюции независимо и конвергентно приобрели общие с хамелеоном черты и повадки; практически сливаясь с окружающей средой, держа наготове язык или лапы, они передвигаются тихо-тихо и крайне медленно, прежде чем резко броситься в атаку. Радиус действия хамелеонова языка позволяет ему ловить мух на расстоянии, сравнимом с размерами его собственного тела. Богомол тоже достает добычу, которая находится на таком же относительном удалении от него, передними хватательными ножками. Казалось бы, можно усовершенствовать эту модель и еще больше увеличить “дальнобойность”. Но если язык и ноги будут намного длиннее туловища, их монтаж и обслуживание обойдутся чересчур дорого, и даже лишние мухи, которых удастся поймать, не окупят затрат. Нельзя ли расширить зону охоты более экономичным способом?
Почему бы не сплести сеть? Для сети понадобится какой‐то материал, и за него придется заплатить. Но в отличие от языка хамелеона, сеть неподвижна, поэтому не потребуется наращивать мышечную ткань. Тканью из тончайшего, как паутинка, недорогого материала можно покрыть огромную площадь. Если переработать в шелк белки мяса, которые в других условиях пошли бы на строительство тканей мощных лап и языка, можно намного превысить радиус действия языка хамелеона. Ничто не помешает нам с помощью такой бюджетной сетки, сделанной из секрета маленьких желез, охватить площадь в сто раз превышающую площадь тела.
Шелк – излюбленный материал членистоногих, одного из основных типов царства животных [2], включающий в себя и насекомых, и пауков. Гусеницы свисают с веток деревьев на тонкой шелковой нитке. Муравьи-портные, держа челюстями своих личинок и действуя ими, словно ткацкими челноками, сшивают листья шелковым секретом, который те выделяют (рис. 2.1). Многие гусеницы, прежде чем превратиться во взрослое крылатое насекомое, окукливаются, заворачиваясь в шелковый кокон. Коконопряды душат деревья тонкой паутиной. Один одомашненный тутовый шелкопряд для постройки кокона прядет нитку длиной чуть ли не в милю. Но несмотря на то, что на тутовых шелкопрядах держится все наше производство шелка, самые искусные прядильщики и ткачи во всем животном мире – это пауки, и странно, что люди больше не находят применения паучьему шелку. Его использовали для нитей перекрестия в окулярах микроскопов. Зоолог и художник Джонатан Кингдон в замечательной книге “Человек, который сделал себя сам” (Jonatan Kingdon, Self-Made Man) рассуждает о том, что идею струны, одного из важнейших изобретений, людям, возможно, подсказали пауки. Птицы тоже по достоинству оценили высокие потребительские качества паучьего шелка. Известно, что 165 видов пернатых вьют гнезда с включениями паучьего шелка (эти виды принадлежат к 23 различным семействам, а стало быть “нашли” этот способ постройки гнёзд независимо друг от друга). Всем известный производитель круговой паутины, садовый паук-крестовик Araneus diadematus, выделяет через прядильные трубочки, отходящие от паутинных бородавок, расположенных на заднем конце тела, шелк шести различных “сортов”. Каждый из этих сортов шелка секретируется особыми паутинными железами, находящимися в полости брюшка, и паук “переключается” с производства одного сорта на другой, в зависимости от конкретной задачи. Пауки использовали шелк задолго до того, как в ходе эволюции приобрели способность плести свои круговые ловчие сетки. Даже пауки-скакуны, которые никогда не делают паутину, срываются в бездну на шелковых “лонжах”, словно альпинисты с самыми современными страховочными приспособлениями.
Рис. 2.1. Ткачество шелком. Муравьи-портные используют своих личинок в качестве челноков. Oecophila smaragdina, Австралия.
Итак, шелковая нить, материал выбора для плетения ловушек насекомых, входит в инструментарий пауков с незапамятных времен. Можно сказать, что паутина – это средство, которое дает возможность оказаться во многих местах одновременно. Паук, в масштабах его тела, – словно ласточка с пастью кита. Или хамелеон с пятнадцатиметровым языком. Паутина – вещь в высшей степени практичная. В то время как масса сильного языка хамелеона, бесспорно, составляет существенную долю его общего веса, шелковая паутина с суммарной длиной нитей до 20 м весит меньше тысячной доли массы тела паука. Более того, использованную паутину паук съедает, то есть отходы перерабатываются почти полностью. Однако плетение ловчей сетки сопряжено с определенными трудностями.
Паук должен сделать так, чтобы влетевшая в паутину жертва осталась в ней – задачка не из легких. Тут есть две опасности. Насекомое может легко порвать сетку и пролететь насквозь. Эта проблема отпадет, если сетка будет очень эластичная, но тогда возникает другая угроза – насекомое отлетит от паутины, как от батута. Идеальное шелковое волокно, мечта химика, растягивается очень сильно и поглощает импульс, который ему сообщает влетающее с высокой скоростью насекомое, и вместе с тем плавно возвращается в исходное состояние, чтобы не получился трамплин. Во всяком случае, некоторые разновидности паутины благодаря сложной структуре шелкового волокна, которую исследовали и описали профессор Фриц Фольрат и его коллеги из Оксфорда, а теперь и из датского Орхусского университета, обладают именно такими свойствами. На рис. 2.2 и 2.3 показано увеличенное изображение нитей паутины, и на самом деле они намного длиннее, чем кажутся, так как большей частью собраны в спирали внутри водянистых шариков. Будто ожерелье из бусин с клубками ниток внутри них. Механизм образования таких спиралей неясен, но результат очевиден. Нити могут растягиваться до длины, в десятки раз превышающей исходные размеры клубка, а затем вновь закручиваться, но достаточно медленно, так чтобы не отбросить насекомое.
Далее, для того чтобы добыча не ускользнула, паутина должна быть липкой. Нитяные спирали покрыты особым веществом, а не просто влагой. Оно тоже клейкое. Всего одно касание – и насекомому не вырваться на свободу. Но пауки добиваются этой клейкости разными способами. Есть особенная группа так называемых крибеллятных пауков, которые вытягивают из крибеллума – специальной пластины с отверстиями протоков паутинных желез, образовавшейся за счет слияния паутинных бородавок, – нить в несколько сложений. Затем паук пропускает многопрядную нить через гребни прядильных щетинок, расположенных на предлапках четвертой пары ног, и таким образом прочесывает ее. Такая “чесаная” многоволоконная пряжа разбухает и превращается в толстый слой путаной массы (рис. 2.4). Невооруженным глазом переплетения не разглядеть, но для ножек насекомого это серьезное препятствие. Чесаные “крибеллятные” нити действуют так, как если бы они были клейкими – подобно тем, которые мы уже обсуждали. Просто эффект прилипания достигается другими средствами. У крибеллятных пауков есть одно преимущество. Их паутина долго остается липкой. Если паук не имеет органов для “чесания” нити, а выделяет клей, он вынужден каждое утро обновлять свою ловчую сеть. Невероятно, но факт – на восстановительные работы уходит менее часа; когда имеешь дело с естественным отбором, дорога каждая минута.