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
09-06-2010 Просмотров:10710 Новости Эволюции 
Антоненко Андрей
Эволюцию современных опоссумов со времён вымирания динозавров отследила международная команда исследователей из США, Германии и Швейцарии. Среди прочего полученные данные показывают, что Северная Америка, возможно, является родиной всех ныне живущих...
01-11-2012 Просмотров:10783 Новости Нейробиологии Антоненко Андрей
Как мозг следит за временем? Долго считалось, что для этого есть специальная структура (на эту роль предлагали базальные ганглии или мозжечок), по которой весь остальной мозг «подводит часы». Однако эксперименты...
25-01-2013 Просмотров:10009 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Плотоядные динозавры были более многочисленными, чем считалось. Так утверждают исследователи, которые одним махом утроили число известных видов данного типа. Микрораптора считают потомком таких маленьких плотоядных динозавриков. (Реконструкция David Krentz.)Всего неделю назад...
21-10-2013 Просмотров:9082 Новости Нейробиологии Антоненко Андрей
Когда мозг совершает ошибку, он пытается понять, что было сделано не так, — и предпринимает ещё одну попытку справиться с заданием. И самое удивительное, как пишут в Nature Neuroscience исследователи из Брауновского университета, Йеля и Айовского университета (все...
23-03-2015 Просмотров:7126 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Ученые построили акустическую модель чмоканья орангутангов. Из нее следует, что «воздушными поцелуями» эти животные устрашают потенциальных врагов. ОрангутангОб этом говорится в статье, опубликованной в журнале The Journal of Experimental Biology. Ее...
Ученые обнаружили в бирманском янтаре причудливое насекомое, которое нельзя отнести ни к одной из ныне существующих групп. Голова у него напоминает равнобедренный треугольник с глазами на вершинах. Aethiocarenus burmanicusОписание находки, подготовленное…
Исследователи из Пенсильванского университета (США) обнаружили, что растения могут чувствовать запах своего врага и включать после этого свои системы защиты. Учёные изучали взаимоотношения золотарника высочайшего и золотарниковой мухи-пестрокрылки Eurosta solidaginis.…
Каждый слышал о глобальном потеплении, но не все представляют, чем оно может обернуться для планеты. Эти карты показывают, что было бы, если бы растаяли все ледники на Земле. Уровень мирового океана заметно повысится, это изменит облик континентов, а некоторые…
В бассейне Енисея плотва - одна из наиболее распространенных и многочисленных рыб. Распространена в Енисее по всему течению и в его притоках. Особенно многочисленна на участке р. Сым - р.…
Биологи выяснили, что укрупнение мозга у приматов связано с переходом на высокопитательную фруктовую диету. Именно это позволило нашим предкам стать более сообразительными и социально активными. К такому выводу пришли американские специалисты…
Ученые вычислили, сколько всего видов динозавров обитало на Земле. Оказалось, что их число составляло около 2000, причем половина из них уже открыта. К такому выводу пришли норвежские специалисты из Университета Осло,…
Ученые придумали способ, позволяющий воссоздавать окраску моллюсков-конусов, населявших коралловые рифы миллионы лет назад. Оказалось, что для этого достаточно подсветить их раковины ультрафиолетом. Улитки-конусыК такому выводу пришел Джонатан Хендрикс из Университета штата…
В научном мире вновь разгорелись споры вокруг одного из самых загадочных ископаемых организмов - туллимонстра. Ученые поставили под сомнение недавние попытки отнести его к рыбам, так что статус этого существа…
Палеонтологи обнаружили на острове Элсмир на севере Канады останки гигантского верблюда, обитавшего на этом клочке суши 3,4 миллиона лет назад, что свидетельствует в пользу того, что предки современных "кораблей пустыни"…
Вверх