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
Внимание!!!!
Авторские права на все фильмы принадлежат их правообладателям. Все фильмы размещены с согласием их авторов. Разрешен их домашний просмотр и запрещено коммерческое использование. Для их коммерческого использования необходимо связаться с их правообладателями.
08-03-2011 Просмотров:11215 Новости Нейробиологии 
Антоненко Андрей
Нейроны не могут самостоятельно оформить текущие переживания в долгую память. На помощь им приходят астроциты, которые снабжают нейроны дополнительным источником энергии. Нейроны головного мозгаНейрофизиологи прояснили важный этап формирования в мозге долговременной...
24-01-2014 Просмотров:8488 Новости Нейробиологии Антоненко Андрей
Когда мы слышим визг автомобильных тормозов, внутри всё у нас инстинктивно сжимается в ожидании звука столкновения. Понятно, что в нашей памяти хранится и звук тормозов, и звук столкновения, но этого...
29-04-2016 Просмотров:7351 Новости Геологии Антоненко Андрей
Землетрясение может стать фактором извержения вулканов, считает международный коллектив ученых, опубликовавший результаты исследования в Journal of Volcanology and Geothermal Research. Коротко о работе рассказывает Science. Извержение вулканаУченые давно заметили, что некоторые вулканические извержения случались после землетрясений,...
22-04-2015 Просмотров:8073 Новости Геологии Антоненко Андрей
Ученые выяснили, что погрешности в измерении гравитационной постоянной носят циклический характер и совпадают с колебаниями длины дня на Земле. Изменение гравитационной постояннойОб этом говорится в статье американских специалистов из Калифорнийского технологического института, опубликованной...
14-04-2011 Просмотров:11090 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Рыбы, эволюционно приспособившиеся к жизни в пещерах, в сравнении со своими ближайшими сородичами на поверхности почти не спят. Учёные предполагают, что эта находка позволит разобраться с причинами различных расстройств сна...
На встрече с рыбаками Новой Англии, состоявшейся в декабре прошлого года, физические океанографы Глен Гаваркевич и Эл Плюддеман из Океанографического института Вудс-Хоула (США) узнали о необычайно высокой температуре поверхностных вод…
Вредители растений и заболевания идут к полюсам с той же скоростью, с какой растёт температура. Именно изменение климата — причина их передислокации, из которой вытекает понятное беспокойство о продовольственной безопасности. Патоген…
Инженеры из Массачусетского технологического института, США, Янг Су Йонг (Young Soo Joung) и Каллен Бьюи (Cullen R. Buie) описали процесс появления специфического запаха во время дождя. Они показали, что капля…
Ученые из Университета Сассекса (США) Виктория Рэтклиф (Victoria F. Ratcliffe) и Дэвид Рэби (David Reby) в результате несложного, но изящного эксперимента выяснили, что у собак в восприятии человеческой речи задействованы оба…
Ученые из Вашингтонского университета (США) описали вид орхидеи, которая привлекает насекомых для опыления при помощи запаха, схожего с запахом человеческого тела. Орхидея Platanthera obtusata так привлекает один из видов комаров. Результаты исследования…
Вокруг любого живого существа есть слабое электрическое поле. Некоторые животные научились чувствовать его, чтобы удобнее было находить добычу. У акулы, например, есть специальные рецепторы — ампулы Лоренцини, усеивающие её голову;…
Ученые выяснили, как паразитическим грибам удается манипулировать поведением муравьев. Оказалось, грибы строят в теле муравья трехмерную сеть из гифов (грибных нитей), но при этом оставляют его мозг нетронутым. Мышечное волокно муравья,…
Старые тропические деревья становятся почвой для мхов, которые подкармливают азотом подрастающую молодь. Старый лес Азот – элемент, без которого не обходится ни одно живое существо. Он входит в состав нуклеиновых кислот…
Традиционно считается, что самыми первыми животными, еще в глубокой древности отделившимися от общего предка и успешно дотянувшими до наших дней, являются губки (Porifera или Spongia). Но согласно новому исследованию американских…
Вверх