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
05-10-2016 Просмотров:5401 Новости Зоологии 
Антоненко Андрей
Биолог Химадри Гупта (Himadri Gupta) и его коллеги из Лондонского университета королевы Марии (Великобритания) установили механизм, который позволяет морским огурцам быстро менять форму своего тела. Это открытие может найти полезное...
03-02-2011 Просмотров:12429 Новости Метеорологии Антоненко Андрей
Океанические впадины играют решающую роль в формировании климата. К такому выводу пришли ученые после анализа данных, полученных с глубоководного батискафа, исследовавшего Марианскую впадину — самое недоступное место на планете. Спуск...
07-03-2014 Просмотров:7685 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Окаменевшие остатки самого крупного хищного динозавра, обитавшего в юрском периоде на территории Европы, обнаружили палеонтологи в Португалии. Новый ящер получил название Torvosaurus gurneyi в честь Джеймса Гарни – автора фэнтезийного...
03-10-2012 Просмотров:11631 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Используя одни и те же стройматериалы, пауки по-разному крепят паутину к поверхности: либо очень прочно — в расчёте на быструю летающую добычу, либо очень слабо — надеясь на медленную и...
05-12-2013 Просмотров:8495 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Бронированные динозавры из семейства нодозаврид время от времени встречаются в меловых отложениях Европы. Недавно испанские палеонтологи раскопали на северо-востоке своей страны остатки старейшего европейского нодозавра, оказавшиеся также и самым полным...
Энтомологи выяснили, что голодные и исхудавшие богомолихи наиболее привлекательны в глазах противоположного пола, хотя попытка спариться с такой самкой почти всегда заканчивается для самцов плачевно. Pseudomantis albofimbriataК такому выводу пришла австралийский исследователь…
Считается, что фагоцителла (др. название – паренхимелла) является предком всех многоклеточных животных. Фагоцителла состоит (подобно личинке современных низших многоклеточных – паренхимуле) из слоя поверхностных клеток – эктодермы, или кинобласта и…
Цветковые растения, характерные для современной земной флоры, появились не в меловом периоде, как это считалось прежде, а намного раньше. Швейцарские палеонтологи обнаружили их окаменевшую пыльцу в горных породах триасового возраста,…
Ученые впервые нашли многоклеточное животное так глубоко под землей. Круглый червь с дьявольским именем жил в подземных водах на глубине больше одного километра. Нематоду Halicephalobus mephisto Больше двадцати лет назад…
Современные представители паукообразных из отряда Opiliones широко известны под именами жнецов, сенокосцев и "коси-сено". Как показали исследования британских ученых, живущие бок о бок с нами жнецы являются почти точными копиями…
В массовом сознании акулы и другие хрящевые рыбы традиционно воспринимаются как "живые ископаемые", примитивные реликтовые существа, сохранившие в своем строении черты давно вымерших предков. Находка отлично сохранившейся акулы каменноугольного периода…
Клас Пост (Klaas Post) и Эрвин Компанье (Erwin Kompanje) из Национального музея естествознания Роттердама (Natuurhistorisch Museum Rotterdam) исследовали череп неизвестного существа и пришли к выводу, что останки принадлежат…
На территории американского штата Нью-Йорк обнаружены останки трилобита Eldredgeops rana с пятнистой окраской. Трилобит Eldredgeops rana.Ведущий автор исследования Кристофер Макробертс из Университета штата Нью-Йорк в Кортленде (США) отмечает, что пятна на…
Чтобы избежать растворения азота в крови, морские львы при погружении перегоняют запас воздуха из альвеол в трахеи, где газообмен с кровью невозможен. Когда приходит время всплывать, животные гонят воздух назад,…
Вверх