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
03-02-2011 Просмотров:12887 Новости Метеорологии 
Антоненко Андрей
Океанические впадины играют решающую роль в формировании климата. К такому выводу пришли ученые после анализа данных, полученных с глубоководного батискафа, исследовавшего Марианскую впадину — самое недоступное место на планете. Спуск...
10-04-2015 Просмотров:7757 Новости Астрономии Антоненко Андрей
Хагаи Петерс (Hagai Perets), астрофизик из Израильского института технологии в Хайфе, с коллегами смоделировали процесс удара двух планет, так чтобы из обломков образовалась планета типа нашей Луны. Согласно их оценкам,...
10-02-2017 Просмотров:6263 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Ученые обнаружили на Мадагаскаре новый вид гекконов с необычно крупной чешуей, которую те сбрасывают в момент опасности. Изучение этой рептилии может подсказать новые способы лечения пациентов при ожогах и раке...
29-01-2013 Просмотров:11350 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Человек бессознательно подражает тому, кто находится рядом; самый известный пример — когда вы начинаете идти в ногу с кем-то (или аплодировать в том же ритме, что и ваши соседи). Это...
29-12-2016 Просмотров:5855 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Ученые впервые обнаружили в бирманском янтаре паразитических ос-инхневмонид. Анализ их древних ареалов показал, что во времена динозавров, как и сейчас, ихневмониды старались держаться подальше от тропиков. IchneumonidaeК такому выводу пришел Дмитрий...
Первый в истории страны полный скелет динозавра нашли южнокорейские палеонтологи на юге полуострова, в уезде Хадон. Пока не получивший собственного научного названия ящер был небольшого размера и жил в меловом…
В глазу личинок дрозофил ничтожно мало фоторецепторов — всего 24 штуки (у человека, напомним, их 125 миллионов). Однако такая зрительная ущербность вовсе не мешает личинкам получать сложную, комплексную «картинку» из…
Больше всех вредят климату США, Китай, Россия, Бразилия, Индия, Германия и Великобритания. По новым данным, совокупный вклад этих стран в глобальное потепление с 1906 по 2005 г. превысил 60%. Деймон Мэтьюз из…
В 2010 году в пещерах Бразилии были открыты насекомые рода Neotrogla, относящиеся к одному из семейств сеноедов. Появление нового вида или рода насекомых не такое уж большое событие в биологии, однако…
Межпланетная станция Cassini провела радарное исследование Титана и впервые обнаружила в углеводородном море Лигеи, крупнейшего спутника Сатурна, следы волн. Таким образом ученые разгадали тайну необычного острова, обнаруженного ранее в водоеме небесного тела.…
Яйцам морских птиц приходится выдерживать воистину экстремальные условия: они лежат на голых камнях, воздух вокруг насыщен солёной водой, а камни и земля рядом испачканы птичьим помётом. Очевидно, у яиц должны…
Палеонтологи озвучили новую версию вымирания ихтиозавров, согласно которой этих морских рептилий погубили низкие темпы эволюции в сочетании с изменениями климата. ИхтиозаврыК такому выводу пришел международный коллектив ученых, чья статья опубликована в журнале Nature…
Окаменелости экзотических животных, пролежавшие в земле 6 миллионов лет, обнаружены на территории Кочкора в Нарынской области Киргизии, сообщила американская исследовательница Уин Маклафлин. Она отметила, что исследования проводились под руководством директора Института сейсмологии, доктора геолого-минералогических наук…
Недавно ученые смогли создать рибонуклеиновую кислоту (РНК), способную создавать свою собственную копию. До этого никогда прежде этим молекулам не удавалось наладить свое собственное воспроизводство. Это открытие является первым экспериментальным доказательством…
Вверх