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
19-11-2019 Просмотров:3224 Новости Антропологии 
Антоненко Андрей
Бушмены НамибииЛюди современного типа Нomo sapiens sapiens появились около двухсот тысяч лет назад на территории впадины Макгадикгади на северо-востоке Ботсваны. К такому выводу пришла международная группа ученых, проанализировав митохондриальные геномы...
20-03-2011 Просмотров:11936 Новости Эволюции Антоненко Андрей
Генетики выяснили, кто же настоящие предки человека. А также откуда и как взялись они, сами приматы и, собственно, люди. Древо получилось загибистым и ветвистым. Руконожка мадагаскарская Большая международная команда исследователей из...
22-05-2013 Просмотров:10160 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Уникальную возможность исследовать особенности формирования мозга динозавров получили европейские ученые. Им в руки попали прекрасно сохранившиеся черепа двух особей Dysalotosaurus lettowvorbecki, находящихся на разных стадиях развития. Скелет дизалотозавра (Dysalotosaurus lettowvorbecki) Первый дизалотозавр...
02-05-2015 Просмотров:8410 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Южноамериканские муравьи-листорезы рода Attaиспользуют «химическое оружие» для борьбы с грибами рода Escovopsis. Такое открытие сделал международный коллектив ученых из Франции, Бельгии, Дании и Панамы. Их статью, опубликованную в журнале Proceedings of the Royal Society...
16-03-2015 Просмотров:8602 Новости Генетики Антоненко Андрей
Генетики пересчитали чужеродные гены в геноме человека. Выяснилось, что некоторые из них наши предки получили непосредственно от грибов. Филогенетическое древо человеческого гена HAS1Об этом говорится в статье британских специалистов из Кембриджского...
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…
В Китае обнаружено огромное месторождение останков ископаемых животных. Останки китайского ихтиозавра (фото Shixue Hu / Chengdu Geological Center) Всего из недр уезда Лопин, что в городском округе Цюйцзин провинции Юньнань, были…
Гидрографы Северного флота обнаружили в ходе экспедиции в Арктике два новых острова. "Вблизи ледников у побережья Новой Земли на экранах радиолокационных станций гидрографами судна "Горизонт" были обнаружены два новых объекта. Планируется, что визуально обследует данные…
Исследователи из Музея Университета Кюсю (Япония) открыли новый вид жуков, которые сожительствуют с термитами. На первый взгляд, это совершенно рядовое событие: многие виды афодиин обитают в муравейниках и термитниках, обманывая…
Геологи нашли в Дании следы гигантского цунами, которое обрушилось на Европу вскоре после окончания последнего ледникового периода, около 8200 лет назад. Если бы эта катастрофа случилась сейчас, то она уничтожила…
Небольшая продолжительность жизни, карликовость и размножение в подростковом возрасте – вот рецепт выживания в условиях глобальных катаклизмов. Об этом свидетельствует пример звероподобных рептилий, которые успешно пережили массовое вымирание в конце…
Остатки очередного доисторического ящера жившего более 100 млн лет назад и принадлежащего к группе титанозавров, обнаружили работающие в Китае американские палеонтологи. Окаменевший скелет явно принадлежал не взрослому экземпляру, а подростку,…
Российские и индийские геологи выяснили, что Бакчарское железнорудное месторождение, крупнейшее в Сибири, сформировалось в крайне необычных условиях, о которых раньше ученые не подозревали. Их выводы были представлены в журнале Marine…
Ядовитые змеи райских садов, зубастые акулы голливудских блокбастеров и прочие львы, тигры, медведи... Порой кажется, что люди горят желанием убедить самих себя в том, что животный мир вышел на тропу…
Вверх