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
12-01-2013 Просмотров:11610 Новости Окенологии 
Антоненко Андрей
Российские исследователи в четверг во время буровых работ извлекли из скважины первый образец прозрачного льда, образовавшегося из воды реликтового озера Восток в Антарктиде, сообщает пресс-служба Арктического и антарктического научно-исследовательского института...
20-03-2011 Просмотров:11149 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Слоновьи семьи, кочующие по африканским саваннам, «негласно» управляются старейшими самками. В минуту опасности именно матриарх оценивает степень угрозы и определяет стратегию обороны. Семья африканских слонов на фоне Килиманджаро (фото Nigel Pavitt)...
10-06-2013 Просмотров:10142 Новости Геологии Антоненко Андрей
Анализ образцов горных пород из различных уголков Земли — от Австралии и Зимбабве до Западной Виргинии (США) — позволил предположить, что поздняя тяжёлая бомбардировка, имевшая место 4,1–3,8 млрд лет назад,...
08-10-2014 Просмотров:7216 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Янтарь возрастом 52 млн лет сохранил до наших дней останки одного из самых первых в истории социальных паразитов. Жук Protoclaviger trichodens, по мнению палеонтологов, селился в жилищах древних индийских муравьев,...
15-07-2012 Просмотров:11142 Новости Астрономии Антоненко Андрей
В последние годы в астрономической среде предпринимаются попытки разработать методику, позволяющую обнаружить океан жидкой воды на поверхности экзопланет. Важность такой находки ясна: биологи уверяют, что океан — необходимая предпосылка жизни....
Рыбки брызгуны, обитатели пресноводных водоёмов, добывают пищу необычным способом, сбивая насекомых струйкой воды. Рыба видит цель, сидящую на листе или на ветке над водой, и буквально плюёт в неё мощной…
Летучие мыши, откликающиеся на имя большие мышехвосты, как и многие их сородичи, впадают в зимнюю спячку, для чего в течение лета активно накапливают жировые запасы. Однако и запасы эти, и способ…
Ученые стали свидетелями рекордно быстрых эволюционных изменений среди американских ящериц. Буквально за несколько лет повадки и строение этих рептилий подверглись серьезной перестройке. Ящерицы сэволюционировали на глазах у биологовОб этом говорится в статье американских…
Изумрудная тараканья оса ведёт себя подобно многим другим паразитическим осам: найдя американского таракана, она парализует его, оттаскивает в нору и откладывает на него яйцо. Личинка, вылупившись, питается свежим мясом пока…
Биохимики раскрыли тактику химической борьбы одних бактерий с другими за место под солнцем. Возможно, в будушем ученые придумают, как поставить микробные войска на службу человеку. Кишечная палочкаВ социальной жизни бактерий присутствует…
Первый относительно полный скелет мелового плезиозавра обнаружили палеонтологи в марокканской фосфоритной шахте. Теперь ученые смогут лучше представить себе животный мир Африки накануне великого мел-палеогенового вымирания. Плезиозавр Zarafasaura oceanis Плезиозавры – довольно…
В последнее время стало выясняться, что внутреннее ядро Земли устроено сложнее, чем считалось, но ни одна из новых моделей пока не смогла объяснить странное поведение проходящих через него сейсмических волн.…
Радиоуглеродный метод позволяет определить возраст органического материала — по сути, всего, что некогда было живым. В его основе — углерод-14, радиоактивный изотоп, который, в отличие от более стабильных форм углерода,…
В научном журнале PLoS ONE опубликована статья, в которой приведены результаты исследований, проведенных российскими и британскими учеными о взаимосвязи возраста, в котором мужчина становится отцом и продолжительности жизни его ребенка. Коллектив…
Вверх