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
28-09-2012 Просмотров:9513 Новости Метеорологии 
Антоненко Андрей
Ветра, дующие на высоте 15-30 километров, могут воздействовать на течения на глубине полутора километров. Американские ученые из Университета Юты в Солт-Лейк-Сити смогли доказать,что периодические изменения скорости полярных ветров в стратосфере оказывают...
01-12-2012 Просмотров:11534 Новости Метеорологии Антоненко Андрей
Вечная мерзлота, которая охватывает почти четверть Северного полушария и хранит огромное количество углерода, может растаять быстрее, чем нам кажется. Распространение вечной мерзлоты: тёмно-синим отмечены области с 90-процентным покрытием. (Изображение Climate Safety.)Программа...
27-05-2011 Просмотров:13444 Новости Эволюции Антоненко Андрей
Змеи оказались ближе к варанам, а не двуходкам — безногим рептилиям с большой головой, как считалось раньше. К этому выводу пришли палеонтологи, изучавшие ископаемую ящерицу эпохи эоцена Cryptolacerta hassiaca. Скелет ящерицы...
04-03-2013 Просмотров:17215 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Новые находки из Китая помогли доказать, что у первых членистоногих были особые ножки для добывания пищи. Следовательно, уже с самого начала эти существа приспособили свои конечности для решения целого ряда...
09-06-2014 Просмотров:7823 Новости Экологии Антоненко Андрей
Рыба голомянка-лира с запутанными отметинами на каждой чешуйке, лягушка с грубой кожей шоколадного цвета, новый вид имбиря и еще более двух десятков видов флоры и фауны были обнаружены в Мьянме после...
Учёный мир и мир околонаучный бурлят от возбуждения. Генетики в США смогли создать искусственную жизнь — простую клетку микоплазмы. После того, как они выстроили её цепочку ДНК и подсадили в…
В Японии, неподалёку от горы Фудзи, обнаружен лосось, считавшийся вымершим семьдесят лет назад. Кунимасу (вверху) и красная нерка. (Фото Sakana-kun / ANAN.) Кунимасу, он же Oncorhynchus nerka kawamurae, являющийся подвидом…
Язык микрохамелеонов оказался одним из самых быстрых и сильных объектов живого мира – он разгоняется до 100 км в час за сотую долю секунды, переживает перегрузки в 260 ускорений свободного падения и вырабатывает примерно 14 киловатт энергии…
Генетики выяснили, что прорыв в куроводстве произошел после того, как с подачи монахов-бенедиктинцев жители Европы отказались на время постов от мяса коров, свиней и прочих четвероногих животных. КурыК такому выводу пришли…
Испанская пещера Batallones-1 известна массой прекрасно сохранившихся остатков хищников миоценового возраста. А вот костей травоядных животных в ней практически нет. Такая избирательность долгое время была загадкой для ученых, пока американские…
Химики из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (Германия) описали, как появилась первая рибонуклеиновая кислота, а на ее основе и органическая жизнь на нашей планете. Процесс не обошелся без инопланетного вмешательства — нужные…
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…
Важный элемент, помогающий подстраивать под циркадный ритм различные ткани и органы, идентифицировали учёные из Северо-Западного (Northwestern) и Техасского (UT Southwestern) университетов. Детали новых опытов учёные изложили в статье…
Биологи нашли в гиппокампе, центре памяти в мозге, особую зону, которая является своеобразным датчиком температуры, следящим за тем, чтобы мозг не перегрелся и не возник эпилептический припадок, говорится в статье, опубликованной в журнале Neuron. "Мыши, у которых регион CA2…
Вверх