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
09-09-2012 Просмотров:13121 Новости Антропологии 
Антоненко Андрей
Древние статуэтки изображали первых одомашненных животных. Yael Yolovitch, courtesy of the Israel Antiquities AuthorityПредставители Израильского управления древностей сообщили об обнаружении двух неолитических статуэток. Они были найдены в окрестностях Иерусалима, во время...
16-10-2012 Просмотров:13147 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Палеонтологи любят превосходные степени, ведь иначе публику не увлечёшь. Отсюда «самые большие», «самые старые», «самые сильные» и «самые странные» окаменелости. «Хищник X» охотится на плезиозавра. Несмотря на обилие подобных реконструкций, мы...
22-03-2011 Просмотров:14114 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Акулы-лисицы, живущие на Филиппинах, регулярно навещают подводные рифы, чтобы почистить кожу от паразитов. Чисткой акул занимаются живущие на этих рифах губаны. Лисья акула и губан (фото Tonie S.)Зоологи из британского Бангорского...
16-09-2016 Просмотров:5685 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Ученые реконструировали маскировочную окраску динозавра-попугая, жившего 120 миллионов лет назад. Оказалось, что она идеально подходила для жизни в густом лесу. Динозавр-попугайК такому выводу пришли британские специалисты из Бристольского университета, чья статья...
23-01-2014 Просмотров:8664 Новости Экологии Антоненко Андрей
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...
Шимпанзе имеют много сигналов для обозначения продуктов питания, которые им нравятся. Они непроизвольно издают эти характерные звуки, когда заметят что-то вкусное, например, инжир или пальмовые орехи. Это обращает внимание других…
Палеонтологи обнаружили во Франции недостающее промежуточное звено эволюции, связывающее пауков и их предков. Если бы не отсутствие паутинных бородавок, это членистоногое можно было бы с легкостью принять за настоящего паука. Предок…
Исследованием занимались палеонтологи из берлинского музея естественной истории; его результаты опубликованы в журнале Nature. Изучая окаменелые останки различных земноводных, специалисты обнаружили способности к регенерации у двух групп ископаемых амфибий: Micromelerpeton и Sclerocephalus. Их лапы, пальцы и хвосты во многих…
Ученые нашли в США уникальную окаменелость, свидетельствующую о том, что предки птерозавров распространились по планете уже 200 миллионов лет назад, задолго до появления первых пернатых динозавров. Их выводы были представлены в журнале Nature Ecology &…
Гуси могут спокойно зимовать на территории северных стран и не улетать далеко на юг благодаря способности замедлять сердцебиение и обмен веществ, а также снижать температуру тела в самые холодные времена года, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific…
Как показало новое моделирование верхней атмосферы Плутона, она простирается так далеко от планеты, что отдельные бродячие молекулы могут долетать даже до Харона. Толщина атмосферы карликовой планеты оценена примерно в 10…
На глубине одного километра под Чесапикским заливом сотрудники Геологической службы США обнаружили остатки Североатлантического моря, существовавшего в этих местах в раннем меловом периоде. Вероятно, оно является старейшим на нашей планете…
Российские исследователи в четверг во время буровых работ извлекли из скважины первый образец прозрачного льда, образовавшегося из воды реликтового озера Восток в Антарктиде, сообщает пресс-служба Арктического и антарктического научно-исследовательского института…
Группа британских биологов под руководством Морито Хайаши (Morito Hayashi) исследовала то, как пауки, относящиеся к 21 виду, передвигаются по воде. Свое исследование ученые опубликовали в журнале BMC Evolutionary Biology. Хорошо известно, что в некоторых…
Вверх