Паучья баллиста выстрелила муравьем с ускорением в 140 g

Арахнологи обнаружили на севере Австралии паука-тенетника из рода Propostira, который охотится на муравьев необычным образом. Он строит для этих насекомых ловушку, которая состоит из 15–60 паутинных нитей, соединяющих лист или кору дерева с основной ловчей сетью. У самого субстрата нити сходятся, формируя небольшой конус. Когда муравей появляется около этого конуса, он начинает вести себя агрессивно и кусает его. В результате конус отрывается от субстрата и катапультирует насекомое в ловчую сеть с ускорением до 1367 метров в секунду за секунду (что примерно соответствует 140 g) и скоростью до 4,36 метра в секунду. Дождавшись, когда жертва запутается, паук обматывает ее паутиной и затем поедает. Интересно, что Propostira sp. охотится только на один вид муравьев: азиатского муравья-портного. Результаты исследования опубликованы в журнале Current Biology.

Пауки обычно не нападают на муравьев, поскольку последние могут дать им отпор и даже убить благодаря мощным челюстям, умению разбрызгивать кислоту и работе в команде. Однако из этой закономерности есть ряд исключений. По оценкам зоологов, около 0,3 процента из примерно 50 тысяч ныне живущих видов пауков регулярно охотятся на муравьев. К их числу относятся, в частности, австралийские Euryopis umbilicata из семейства тенетников (Theridiidae). Они питаются исключительно муравьями-древоточцами Camponotus consobrinus. Наблюдения показали, что во время охоты эти пауки прыгают на муравьев, заарканивают липкой паутинной нитью, а затем падают вниз со ствола дерева и прикрепляются к нему той же нитью. После этого они начинают ходить вокруг жертвы и оплетать ее паутиной, чтобы обездвижить, убить и съесть.

Команда биологов под руководством Аджая Нарендры (Ajay Narendra) из Университета Маккуори описала еще один похожий пример. В 2022 году один из авторов исследования, Грегори Андерсон (Gregory J. Anderson) из Квинслендского института медицинских исследований имени Бергхофера, заметил, как в тропическом лесу на полуострове Кейп-Йорк на севере Австралии азиатский муравей-портной (Oecophylla smaragdina) попался в коническую ловушку из паутинных нитей, после чего она на высокой скорости катапультировала его в ловчую сеть паука. Однако у Андерсона не было при себе подходящего оборудования, чтобы задокументировать этот процесс.

Поскольку в научной литературе такой способ охоты пауков на муравьев еще не был описан, Нарендра и его коллега Пранав Джоши (Pranav Joshi) решили изучить его более подробно. В начале 2023 года они отправились в леса полуострова Кейп-Йорк. Здесь они разыскали пауков, ловушку одного из которых ранее обнаружил Андерсон, и записали их поведение на видео. Оказалось, что они относятся к неописанному виду из рода Propostira, входящего в семейство тенетников. Исследователи установили, что эти пауки селятся на деревьях над тропами азиатских муравьев-портных, которые тоже ведут древесный образ жизни. Светлое время суток они проводят на нижней стороне листьев, а примерно через полчаса после заката выходят на охоту.

После того, как Propostira sp. выбираются из укрытия, они обследуют местность, спускаясь на паутинной нити к поверхности листьев или коры, находящихся от них на расстоянии до полуметра. Обнаружив подходящий для охоты участок, паук прикрепляет к субстрату паутинную нить и протягивает ее к основной ловчей сети. Затем он многократно повторяет этот процесс. В результате между ловчей сетью и поверхностью листа или коры формируется перемычка из 15–60 нитей, которая напоминает веер, направленный широким концом вверх. В непосредственной близости от субстрата эти нити сходятся, образуя небольшую коническую структуру. В общей сложности строительство ловушки может занимать до четырех часов. На последнем его этапе паук оплетает расположенный у субстрата конус более тонкой паутиной, а затем занимает позицию в нескольких сантиметрах выше него.

Согласно наблюдениям исследователей, уже через 5–55 секунд после завершения строительства ловушки к конусу подходит один из азиатских муравьев-портных (для них нормально проявлять активность по ночам). Изучив основание ловушки с помощью антенн, насекомое почти сразу начинает проявлять агрессию: оно поднимает брюшко и неоднократно кусает конус. Таким же образом муравьи-портные, которые привыкли яростно защищать свою территорию от чужаков, реагируют на сородичей из других колоний. От укусов конус дестабилизируется и в течение примерно 42 миллисекунд отделяется от субстрата, что приводит к сокращению веерообразной перемычки, связывающей его с ловчей сетью. В результате муравья, который все еще держится за конус челюстями (судя по всему, они вязнут в липкой паутине), отрывает от поверхности листа или коры и катапультирует в центр ловчей сети, на расстояние до 28,19 сантиметра от субстрата. Пойманное насекомое развивает ускорение до 1367 метров в секунду за секунду, что примерно соответствует 140 g (при этом среднее значение составляет 1108,96 метра в секунду за секунду), и скорость до 4,36 метра в секунду (в среднем 3,83 метра в секунду). Паук остается неподвижным до тех пор, пока муравей не оторвется от субстрата. После этого он поднимается на ловчую сеть, дожидается, когда жертва окончательно в ней запутается, а затем приближается, обматывает ее паутиной и в конце концов поедает. Авторы сравнивают принцип действия ловушки Propostira sp. с баллистой.

По расчетам Нарендры и его коллег, мгновенная мощность ловушки Propostira sp. может достигать 11,73 мегаватта на килограмм (в среднем 1,02 мегаватта на килограмм). Это на 3,4–4,5 порядка выше, чем у мышц. Для достижения максимального наблюдаемого ускорения предварительная деформация паутинных нитей должна составлять 0,9–1,5 процента. Наконец, максимальная и средняя плотность кинетической энергии в ловушке Propostira sp. оцениваются в 78,17 и 9,34 килоджоуля на килограмм соответственно, что значительно выше, чем у других пауков (например, раз и два), которые при охоте используют паутину в качестве пружины. Таким образом, архитектура ловушки этого вида обеспечивает чрезвычайно высокое мгновенное усиление мощности за счет накопления энергии в паутине и ее быстрого высвобождения.

Вероятно, столь выдающиеся физические характеристики ловушки Propostira sp. развились в связи с тем, что при срабатывании она должна оторвать от субстрата азиатского муравья-портного, на лапках у которого располагаются крупные клейкие подушечки — они обеспечивают силу сцепления, в сто с лишним раз превышающую вес самого насекомого. Кроме того, жертву необходимо поднять как можно выше над тропой и окрестностями колонии, чтобы избежать агрессии ее сородичей, пытающихся прийти ей на помощь. Интересно, что Propostira sp. охотится исключительно на азиатских муравьев-портных. Когда исследователи выпускали рядом с паучьими ловушками муравьев Camponotus sp., Crematogaster sp. и Iridomyrmex sp. — они живут на тех же деревьях, что и O. smaragdina, и тоже бывают активны по ночам — те не проявляли к паутинным конусам никакого интереса. Судя по всему, паутина, которой Propostira sp. оплетает конус на последнем этапе строительства, содержит химические вещества, заставляющие азиатских муравьев-портных проявлять агрессию и кусаться, но оставляющие других муравьев равнодушными. Поскольку O. smaragdina живут огромными колониями до пяти миллионов особей, одного этого вида достаточно, чтобы обеспечить Propostira sp. обильным и постоянным источником пищи.

Ранее Нарендра и его коллеги выяснили, что пауки-павлины Maratus splendens при прыжке развивают наибольшее ускорение среди известных скакунчиков: до 155,22 метра в секунду за секунду. Это в два с лишним раза больше предыдущего рекорда, который принадлежал виду Phidippus princeps.