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
14-04-2014 Просмотров:7710 Новости Геологии 
Антоненко Андрей
Когда теории тектоники плит ещё не было, шла дискуссия о том, движутся ли континенты Земли. Самое подробное и самое известное обоснование движению континентов было дано Альфредом Вегенером в начале XX века. Ему...
18-03-2015 Просмотров:8039 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Остатки удивительного архозавра обнаружили американские палеонтологи в триасовых отложениях штата Северная Каролина. Горло и шея бронированной травоядной рептилии было почти полностью закрыты аналогом рыцарского доспеха, известного под названием горжет. Из...
24-01-2013 Просмотров:10651 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Древняя птица, жившая около 125 млн лет назад, овулировала, когда встретила свою смерть. Confuciusornis sanctus, реконструкция (изображение Stephanie Abramowicz, NHM Dinosaur Institute)В озёрных отложениях северо-восточного Китая найдены сотни останков вида Confuciusornis...
10-05-2018 Просмотров:2978 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Японские ученые провели исследование поведения летучих мышей и выяснили, каким образом им удается избегать столкновения друг с другом во время полетов в стае в условиях полной темноты внутри пещеры. Об...
15-05-2013 Просмотров:10513 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Новый вид рептилий эпохи динозавров заставит переписать книги по эволюции так называемых морских чудовищ, утверждает новое исследование. Malawania anachronus (реконструкция Fischer et al.).Новооткрытый (и потенциально спорный) Malawania anachronus был трёхметровым ихтиозавром...
Недавно отечественным ученым удалось проанализировать все особенности строения скелета неандертальцев. Результаты исследования говорят о том, что эти люди, скорее всего, хоть и жили группами, но охотились в одиночку. Видимо, именно…
Пингвины достигли гигантских размеров в начале их эволюции, в эпоху палеоцена между 66 и 56 миллионами лет назад. Crossvallia waiparensisВ Новой Зеландии жили не только доисторические гигантские попугаи, но и гигантские пингвины. Набор костей, найденных палеонтологом Ли Лавом в 2018 году в заповеднике Вайпара-Гринсанд…
Американские палеонтологи разработали методику, позволяющую определять плотность и структуру первобытного растительного мира. Результаты их исследования опубликованы в журнале Science. Ученые во главе с Риган Данн (Reagan Dunn) из Музея Естественной истории и культуры имени…
Забайкальский национальный паркНа территории России по состоянию на ноябрь 2015 г. находится 48 национальных парка (не считая национальных парков находящихся в Крыму). Старейшими национальными парками нашей страны являются - "Сочинский национальный парк"…
Не так давно учёные выяснили, что поведение рыб может зависеть от того, из какой икринки они вывелись: из той, что созревала в передней части яичника матери, или из росшей в…
Ученые из The Scripps Research Institute смогли изучить всю структуру динеинового комплекса, выполняющего ряд важнейших функций внутри клеток, в частности, преобразование химической энергии в механическую и перемещение грузов между клетками.…
Международная группа ученых установила, что в древней атмосфере Земли содержалось намного меньше кислорода, чем сегодня. Эти данные опровергают популярную гипотезу, объясняющую гигантизм динозавров повышенной концентрацией кислорода в воздухе. Команда исследователей под…
Китайские геологи разработали модель развития нашей планеты в первый миллиард лет после ее образования и прояснили давний вопрос о том, куда делись протоконтиненты. Это позволило по-новому взглянуть на процессы формирования…
Крокодилы часто развлекают себя играми как с неживыми объектами, так и со своими сородичами. Иногда они могут играть даже с людьми. К такому выводу пришел Владимир Динец, американский зоолог из Университета…
Вверх