Как пауки летают без крыльев

Пауки не имеют крыльев, и всё же многие из них способны преодолевать значительные расстояния по воздуху. Как же им это удаётся?

Ответ на этот вопрос учёные искали не одно столетие. Ещё Чарльз Дарвин во время путешествия на «Бигле» наблюдал, как крошечные пауки поднимались в воздух в совершенно безветренную погоду и исчезали из виду. Сегодня учёные называют такой способ передвижения баллонингом, или воздухоплаванием на паутине. Суть его заключается в том, что паук использует тончайшие шёлковые нити, которые взаимодействуют с воздушными потоками и электрическими полями атмосферы.

Процесс начинается с выбора подходящей точки. Паук, чаще всего молодой, взбирается на высокую травинку, ветку или другой возвышенный предмет. Затем он принимает характерную позу «на цыпочках». Он поднимает брюшко вверх, вытягивая передние ноги. В этом положении он оценивает условия с помощью специальных чувствительных волосков (трихоботрий), расположенных на ногах.

Если обстановка благоприятна, паук выпускает из паутинных бородавок одну или несколько тонких нитей. Эти нити могут достигать нескольких метров в длину и иногда образуют веерообразную или треугольную структуру, напоминающую парашют или парус.

Долгое время считалось, что главным движущим фактором служит ветер или восходящие тепловые потоки. Однако наблюдения показывали, что пауки успешно стартуют и в штиль. В 2018 году исследователи из Бристольского университета Эрика Морли и Дэниел Роберт провели эксперименты.

Они помещали аранеоморфных пауков в специальную камеру, где полностью контролировали движение воздуха и создавали электрические поля такой же силы, как в атмосфере. Когда поле включали, пауки начинали принимать позу «на цыпочках», выпускать нити и подниматься в воздух. При отключении поля они опускались. Оказалось, что чувствительные волоски на ногах пауков реагируют на электрическое поле, помогая им выбрать момент для старта.

Электрический механизм работает благодаря тому, что паутинные нити могут нести отрицательный заряд. Атмосфера Земли имеет положительный потенциал относительно поверхности, и возникающая сила способна поднимать лёгкого паука даже при полном отсутствии ветра. Позже, в совместной работе Морли и физика Питера Горхэма, было показано, что аэродинамические силы ветра и электростатические силы часто действуют вместе, усиливая друг друга.

Не только крошечные паучки используют баллонинг. В 2018 году группа учёных под руководством Мунсунга Чо опубликовала исследование взрослых пауков-крабов массой 16-20 миллиграммов. Учёные наблюдали за ними в природе и в лаборатории.

Наблюдения показали, что эти относительно крупные особи выпускают сразу много очень тонких нитей длиной около трёх метров. Такая многоволоконная конструкция создаёт достаточную подъёмную силу и позволяет даже относительно крупным особям взлетать при слабом ветре.

Благодаря баллонингу пауки способны преодолевать расстояния от нескольких метров до сотен километров. Их находили в пробах воздуха на высоте до пяти километров, а также в открытом океане далеко от суши. Этот способ расселения позволяет молодым особям покидать перенаселённые места, избегать конкуренции с родственниками и осваивать новые территории.