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
21-12-2019 Просмотров:2949 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Ученые обнаружили ископаемые деревья, возраст которых составляет 386 миллионов лет. Это самые древние на сегодняшний день окаменелости доисторического леса. Находка описана в журнале Current Biology. При обследовании заброшенного песчаного карьера в...
18-06-2015 Просмотров:7958 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Шимпанзе имеют врожденную склонность к использованию различных полезных инструментов, в то время как бонобо (карликовые шимпанзе) — нет. Это удивительное открытие, сделанное учеными из Кембриджского университета (Великобритания), под руководством доктора...
10-06-2014 Просмотров:8040 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Энтомологи открыли в джунглях Южной Америки кузнечиков, которые поют на сверхвысоких частотах и к тому же очень громко. Издавать ультразвуковые сигналы этим насекомым помогают особые резонаторы на крыльях. Открытый укзнечикСтатья с...
12-01-2011 Просмотров:12122 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Австралийские ехидны не только размножаются прямо во время спячки. Ученые пришли к выводу, что у самки при этом несколько половых партнеров. Австралийская ехидна Джемма Морроу (Gemma Morrow) и Стюарт Николь...
16-11-2015 Просмотров:6974 Новости Антропологии Антоненко Андрей
Ученые обнаружили в Турции древнейшие следы пчеловодческой активности. Открытие доказывает, что пчеловодами люди стали почти сразу же после перехода к оседлому образу жизни. Об этом говорится в статье британских специалистов из...
Шерсть нужна зверям для сохранения тепла, что необычайно важно, если учесть, сколько энергии тратят млекопитающие, чтобы поддерживать постоянную температуру тела. Но нет правил без исключений: у слонов, как утверждают зоологи…
Ученые из США и Канады выяснили, что появление в процессе эволюции эусоциальности у общественных насекомых, судя по всему, происходило разными путями. В качестве доказательства они представили модель изменения геномов у…
Гены в мозгу пчел видоизменяются, когда те меняют профессию. источник: flickr.com/photos/8510057@N02/Биологи из Университета Джона Хопкинса (США) выяснили, что перемена профессии у рабочих пчел сопровождается обратимыми изменениями ДНК. Результаты исследования опубликованы в…
Генетики нашли новые доказательства того, что примитивные зубы у самых далеких предков человека могли возникнуть в результате мутаций в генах, связанных с формированием чешуи у рыб, говорится в статье, опубликованной в журнале PNAS. "Чешуя современной рыбы выглядит совсем…
Палеомагитолог Анна Чернова и ее коллеги из лаборатории геодинамики и палеомагнетизма Центральной и Восточной Азии Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН (Новосибирск) вернулись из экспедиции на Новосибирские острова в…
Исследователи выяснили, что нейроны головного мозга взаимодействуют между собой легче и надёжнее, если они входят в группы по 40–50 клеток. Нейронная сеть (фото Eran Lahav)Среди исследователей головного мозга бытует мнение, что…
Ископаемые остатки морского многощетинкового червя уникальной сохранности нашли британские палеонтологи в меловых отложениях Ливана. Очень подробные окаменелости мягких тканей позволяют различить даже отдельные мышечные волокна. Назвали древнее существо Rollinschaeta myoplena…
Близкородственные виды лемуров распознают друг друга по носовому фырканью, используя при этом те же параметры, что и мы, когда различаем голоса друг друга. Краснобрюхий лемур обладает самым высоким голосом по сравнению…
Оглавление 1. Общие сведения о животных 1.1. Разделение классификации животных 2. Появление и эволюция животных 2.1. Протерозой. Довендская биота. Животный мир вендского периода (эдикария) 2.2. Фанерозой. Животный мир кембрийского периода. Кембрийский взрыв 2.3. Животный мир ордовикского периода 2.4. Животный мир силурийского периода 2.5. Животный мир…
Вверх