Клешни раков-богомолов, животных с самым быстрым и сильным ударом на Земле, не разрушаются во время удара по раковинам моллюсков и другим предметам благодаря особым природным "боксерским перчаткам", заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Advanced Materials.
Рак-богомол (Odontodactylus scyllarus)"Мы предполагаем, что особый волокнистый регион в "молоте" этих ракообразных существ играет ту же самую роль, что бинты для рук и мягкие перчатки у боксеров – благодаря им их конечность может сжиматься, что препятствует появлению в ней трещин. Трехслойная структура этих клешней превращает их в дубину невероятной силы и прочности, необыкновенно стойкой к повреждениям", — рассказывает Дэйвид Кисейлус (David Kisailus) из университета штата Калифорния в городе Риверсайд (США).
Крупные морские ракообразные Odontodactylus scyllarus, или раки-богомолы, украшают подводный мир необычным окрасом и формой тела. Вторая пара ног у этого существа спрятана под туловищем, что делает его похожим на богомола. Эти животные известны своим горячим нравом среди любителей-аквариумистов, которые часто называют их "раками-террористами".
В природе и в аквариуме Odontodactylus scyllarus редко упускают возможность поживиться любой добычей, нападая на улиток, мелкую рыбу и своих родственников ракообразных.
Кисейлус и его коллеги уже несколько лет изучают структуру основного оружия "раков-террористов", его мощных передних ног. Пять лет назад они обнаружили, что эти конечности представляют собой биологический аналог молотка из композитного материала, состоящий из твердой оболочки, относительно мягкой сердцевины, способной поглощать вибрации, и волокнистого слоя неизвестного предназначения.
Как показали их замеры, он может наносить удары с силой, аналогичной пуле, выпущенной из мелкокалиберной охотничьей винтовки. Это открытие поставило ученых перед вопросом – почему конечности раков-богомолов не разрушаются от подобных ударов? Пытаясь найти ответ на этот вопрос, физики детально изучили структуру третьего слоя в надежде понять, какую функцию он исполняет.
Для этого ученые разрезали несколько клешней Odontodactylus scyllarus на тонкие слои, просветили их при помощи электронного микроскопа и использовали полученные фотографии для воссоздания трехмерной модели клешни, учитывающей расположение и структуру всех ее слоев.
Когда ученые детально изучили эту модель, они обнаружили, что третий слой "кулаков" рака имеет необычную структуру – он состоит из чередующихся мягких и твердых нитей хитина, которые обволакивают все остальные части его клешней. Эти нити были встроены в параллельные слои, которые смотрели "лицом" в ту сторону конечности, которой рак наносит удары.
Благодаря такой структуре данный слой работает как своеобразная губка, которая сжимается во время удара и плавно разжимается после него, предотвращая появление трещин в твердом внешнем слое "кулаков" Odontodactylus scyllarus.
Вдобавок, ученые обнаружили еще одну скрытую особенность "кулаков" раков-богомолов, которая заметно повышает их силу и смертоносность. Оказалось, что они имеют оптимальную каплеобразную форму с точки зрения гидродинамики, благодаря чему рак может бить ими со скоростью около 20 метров в секунду.
Более того, когда клешня движется с подобной скоростью в толще воды, она создает мощную ударную волну, которая "добивает" жертву Odontodactylus scyllarus в том случае, если первоначальный удар не убил ее. Как полагают ученые, искусственные аналоги этого "изобретения природы" помогут нам создать более долговечные и мощные инструменты и улучшить свойства спортивной и военной экипировки, смягчающей силу ударов.
По словам ученых, мозг раков-богомолов не сравнивает данные, поступающие с разных рецепторов, а использует их в "сыром" виде.
Рак-богомолПричудливые раки-богомолы и их родичи оказались обладателями крайне необычной формы зрения, почти не требующей вычислительных ресурсов мозга и позволяющей им ориентироваться внутри тропических коралловых рифов, благодаря 12 различным типам фоторецепторов, заявляют биологи в статье, опубликованной в журнале Science.
Глаза животных заполнены фоторецепторами, которые преобразуют волны света в нервные импульсы. Эти импульсы поступают в зрительный центр мозга, где они сопоставляются и "складываются" в цветную картинку. Число типов, форма и функции фоторецепторов могут быть разными. Так, человек обладает тремя видами "колбочек", а птицы и рептилии — четырьмя.
Ханне Тоен из университета Квинсленда в Брисбане (Австралия) и ее коллеги обнаружили, что тропические раки-богомолы (Odontodactylus scyllarus) используют эти фоторецепторы не по "назначению". Каждый элемент их глаза, отвечающий за считывание одного "пикселя" изображения, содержит в себе не три, а сразу 12 различных видов колбочек.
Биологи попытались выяснить, какую роль играют "лишние" колбочки в зрении рака. Для этого они приобрели несколько родичей раков-богомолов с аналогичной системой зрения (Haptosquilla trispinosa) и научили их забирать пищу в тот момент, когда над ними загоралась лампочка определенного цвета.
Постепенно меняя ее цвет, ученые пытались понять, помогают ли дополнительные фоторецепторы лучше различать цвета. Оказалось, что цветовая чувствительность раков была чрезвычайно низкой — они различают цвета в 8-25 раз хуже, чем человек. Причиной этого является то, что эволюция решила "сэкономить" на их зрительном центре.
По словам ученых, мозг раков-богомолов не сравнивает данные, поступающие с разных рецепторов, а использует их в "сыром" виде. Это заметно уменьшает число нейронов, необходимых для обработки изображения, и снижает расход энергии на работу центра зрения. Подобный компромисс должен помогать ракам выживать в пестром хаосе коралловых рифов, заключают авторы статьи.
Истчоник: РИА Новости
19-02-2014 Просмотров:8463 Новости Зоологии 
Антоненко Андрей
Большинство животных, летая или плавая, изгибает крылья и плавники одним и тем же образом — в аналогичных пропорциях и под схожими углами. Этот, по-видимому, универсальный принцип подходит и мотылькам, и...
23-02-2011 Просмотров:13025 Новости Метеорологии Антоненко Андрей
Использовав коллекции Роберта Скотта, ученые смогли изучить, как изменилась скорость роста морских организмов за более чем вековой промежуток времени. Колония мшанок О климатических изменениях в Антарктике ученым рассказали мелкие беспозвоночные животные...
02-11-2012 Просмотров:11679 Новости Эволюции Антоненко Андрей
Через 2,8 млрд лет умирающее Солнце набухнет и превратится в красного гиганта, который опалит нашу планету уничтожив на ней всю жизнь. Примерно за миллиард лет до этого на Земле останутся...
17-04-2015 Просмотров:8562 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Российские ученые установили, что западные серые киты совершают самые длинные миграции среди всех млекопитающих. К такому выводу они пришли, наблюдая за странствиями кита Варвары. Западный серый китОб этом говорится в статье...
17-12-2010 Просмотров:10848 Новости Геологии Антоненко Андрей
Древние шлаки свидетельствуют о том, что магнитное поле Земли отличается большей изменчивостью, чем учёные могли себе вообразить. Пустыня Арава и долина Тимна (фото Chadica) Геомагнитное поле возникает в результате движения расплавленного...
Палеонтологи обнаружили древнейшие останки антарктических млекопитающих. Они принадлежат копытным животным, которые перебрались в Антарктику из Южной Америки через несколько миллионов лет после вымирания динозавров. ЛитоптернОб этом говорится в статье аргентинских ученых, опубликованной в…
Гавайский кальмар Euprymna scolopes (или, если угодно, каракатица; Euprymna scolopes занимают место между этими двумя отрядами головоногих) умеет светиться в темноте благодаря симбиотическим бактериям. Считается, что бактериальное освещение помогает моллюску…
Есть немало растений, производящих токсичные химические вещества, чтобы защитить себя от травоядных животных, а многие цветковые растения приобрели такие цветковые структуры, которые не позволяют опылителям забирать с собой слишком много…
Геологи доказали, что фрагменты графита, сформировавшиеся на дне первичного океана три с половиной миллиарда лет назад, представляют собой однозначные следы существования архей — одного из двух главных типов микробов на Земле, говорится в статье, опубликованной в журнале…
Быть черепахой нелегко. На суше хищники воруют яйца и охотятся за только что вылупившимися детёнышами, в море поджидают акулы. Люди не отстают, сбрасывая в океан пластиковые отходы и одновременно мечтая…
В 2006 году генетики наложили последовательности ДНК нынешних разновидностей больших кошек друг на друга и предположили, что неизвестный предок нынешних тигров, львов, леопардов и ягуаров жил в Средней Азии 10–11 млн…
За 160 миллионов лет состав чернил у головоногих моллюсков не изменился. Группа американских палеонтологов из Университета Дьюка обнаружила в отложениях нижней (195 млн лет назад) и средней (162 млн лет) юры…
В 200 км восточнее Алма-Аты спускаясь с южного склона хребта Кетмень и несясь навстречу питающей озеро Балхаш Или среди бескрайних степей несет свои воды стремительно текущий Чарын (рис. 1). В…
Палеонтологи откопали в Индии кости животного, которое близко к предкам непарнокопытных. Находка доказывает, что непарнокопытные могли произойти в этом регионе, когда он был отдельным континентом. Cambaytherium thewissiК такому выводу пришли американские…
Вверх