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
01-02-2011 Просмотров:14584 Новости Зоологии 
Антоненко Андрей
Проживающая на лесистых склонах Анд в Колумбии Эквадоре древесная сумчатая лягушка Гюнтера – существо исключительное, так как в отличие от всех своих сородичей имеет зубы не только на верхней, но...
19-04-2016 Просмотров:6965 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Британские палеонтологи проанализировали скорость исчезновения разных родов динозавров в конце мелового периода и пришли к выводу, что гигантские ящеры начали вымирать задолго до падения астероида на полуостров Юкатан 65,5 миллиона лет назад, говорится в статье, опубликованной...
28-09-2016 Просмотров:6967 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Экзотические "черви-пенисы", населявшие океаны Земли во времена "кембрийского взрыва", скорее всего, были предками насекомых и других членистоногих беспозвоночных, на что указывают сходства в структуре их челюстей, говорится в статье, опубликованной в журнале Palaeontology. "Похоже, что во времена Кембрия...
29-12-2020 Просмотров:3010 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Американские палеонтологи воссоздали облик дилофозавра. Оказалось, что он сильно отличается от небольшого хищного динозавра из фильма "Парк юрского периода", прежде всего тем, что он значительно крупнее. Статья опубликована в журнале Scientific American. Фигура...
20-03-2013 Просмотров:14090 Новости Генетики Антоненко Андрей
Биоинженерам удалось получить клонированный эмбрион лягушки, вымершей 30 лет назад. Это дает надежду, что в будущем ученые смогут «воскрешать» исчезнувшие виды. Клонирование было осуществлено австралийскими специалистами из Университета Нового Южного Уэльса...
Признаки существования жизни на спутнике планеты Сатурн Титане обнаружили ученые американского Национального аэрокосмического агентства /НАСА/, сообщила сегодня радиокомпания Би-би-си. Поверхность ТитанаВыводы о наличии примитивных видов биологической жизни на Титане сделаны на…
Генетики совершили открытие десятилетия, выяснив, что участки ДНК, ранее считавшиеся бесполезными, нужны для регуляции работы генов. Участники международного проекта ENCODE («Энциклопедия ДНК-элементов»)подвели промежуточные итоги своей работы, опубликовав сразу 30 статей, 6…
Исследователи увидели, как глобальное потепление через гены влияет на миграционное поведение рыб. В последнее время резко возросло количество работ, посвящённых тому, как животные и растения приспосабливаются к изменениям климата. Естественно, людей…
Геофизики из Кембриджского университета представили экспериментальные свидетельства того, что скорость вращения внутреннего ядра Земли переоценивалась. Обложка того самого номера Nature Твёрдое внутреннее ядро, граница которого находится на глубине около 5 200…
Вороны, живущие на Гавайских островах, умеют изготовлять и использовать орудия труда для добычи пищи, что делает их вторым представителем своего рода, который обладает этой уникальной способностью, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature. Гавайский ворон"Недавно мы…
Команда ученых из США и Германии под руководством Бренды Ларисон (Brenda Larison) нашла новый ответ на вопрос о происхождении особенной окраски зебр. Им удалось выяснить, что толщина и яркость черных…
Почему саблезубые тигры, гигантские ленивцы и мастодонты вымерли, а их современники ягуары, хоть и немного убавили в размере, но все же успешно дожили до наших дней? Ответ на этот вопрос…
Громоздкие и уродливые растительноядные пермские рептилии – парейазавры – широко распространены по всему миру. Они известны палеонтологам с 19 века, но до сих пор не слишком подробно изучены. Заполнить этот…
Очевидное невероятное: исследователи предполагают наличие в ультразвуковых разговорах кашалотов индивидуальной звуковой «подписи». Компания кашалотов (фото echeng) Биологи из Университета Сент-Эндрюс (Великобритания) проделали своеобразную работу, подвергнув анализу ультразвуковую «речь» кашалотов. Эти киты…
Вверх