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
23-02-2011 Просмотров:13025 Новости Метеорологии 
Антоненко Андрей
Использовав коллекции Роберта Скотта, ученые смогли изучить, как изменилась скорость роста морских организмов за более чем вековой промежуток времени. Колония мшанок О климатических изменениях в Антарктике ученым рассказали мелкие беспозвоночные животные...
22-12-2015 Просмотров:6541 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Биологи выяснили, зачем личинкам некоторых паразитических ос понадобилось умение прыгать. Оказалось, что прыжки дают насекомым шанс избежать неблагоприятных условий, но при этом дорого им обходятся. Оса-ихневмонида (Bathyplectes anurus) и её личинкаК...
23-08-2012 Просмотров:10191 Новости Экологии Антоненко Андрей
Спутники могут оказаться прекрасными инструментами для отображения сложных изменений в крупных и недоступных районах — но только в том случае, если исследователи будут способны правильно интерпретировать полученные данные. В 2009 году...
24-09-2013 Просмотров:9105 Новости Астрономии Антоненко Андрей
Считается, что судьбоносное столкновение случилось 4,56 млрд лет назад. Но Ричард Карлсон (Richard Carlson) из Института Карнеги (США), который проанализировал все доступные лунные породы, думает иначе. Ему кажется, что возраст Селены колеблется...
02-07-2013 Просмотров:10021 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Все крокодилы обладают своеобразными поверхностными рецепторами, которые располагаются у них на голове. Кроме того, они размещаются в роговых щитках, покрывающие всё тело животного. Эти щитки состоят из кератина, кроме того,...
Tyrannosaurus rex некоторыми палеонтологами считается всего лишь падальщиком, который был не в состоянии угнаться за здоровыми и быстрыми жертвами. А вот аспирант из Университета Альберты (Канада) Скотт Персонс уверен, что…
Аллигаторы используют свои лёгкие весьма необычным и притом высокоэффективным способом. Больше всего он напоминает дыхание динозавров и современных птиц, считают биологи из университета Юты (University of Utah). Аллигаторы –…
Европейские палеонтологи описали нового растительноядного динозавра, обладавшего поразительными зубами. Скорее всего, здоровенные самозатачивающиеся зубы, похожие на садовые ножницы, были нужны ему для откусывания листьев и ветвей деревянистых растений. Этой же…
Ученые пришли к выводу, что влажные тропические леса Амазонки стали центром мирового разнообразия видов благодаря образованию Анд. Процессы горообразования проходили в несколько этапов. Каждый раз создавались особые условия, привлекающие определеные…
Немецкие биологи обнаружили, что когнитивные способности воронов не уступают человекообразным обезьянам, а понимание физического мира у этих птиц складывается очень рано — уже к четвертому месяцу жизни. Результаты исследования опубликованы в журнале…
Взаимовыгодное сосуществование пчелиных волков с почвенными бактериями продолжается по меньшей мере с мелового периода. Из поколения в поколение осы передают микроорганизмов своему потомству, но как именно осуществляется этот процесс, до…
Ученые выяснили, что млекопитающие перешли от ночного к дневному образу жизни после вымирания динозавров. Получается, именно из-за угрозы со стороны динозавров наши далекие предки десятки миллионов лет боялись показаться на…
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…
Огромные динозавры-зауроподы вроде Diplodocus и Brachiosaurus нередко жили одновременно, и при этом в одних и тех же местах. Каждому из них было жизненно необходимо большое количество растительной пищи. Как зауроподы…
Вверх