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
06-07-2015 Просмотров:8276 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Современных ящериц из семейства шлемоголовых (Corytophanidae) в некоторых странах называют "ящерицами Иисуса" за их способность бегать по воде. Как установили американские палеонтологи, поражать досужих наблюдателей этим чудом корытофаниды научились по...
30-12-2012 Просмотров:14130 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Исследователи из Университета Линкольна (Великобритания) попробовали определить музыкальные вкусы серых африканских попугаев (жако). Выбрав трёх птиц, двух самцов и одну самку, они дали им послушать набор ритмичных песен из репертуара...
19-11-2011 Просмотров:10313 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Бумажные осы, по мнению учёных, демонстрируют нам промежуточный этап возникновения социальности у насекомых: их рабочие заботятся не только о яйцах королевы, но и о своих собственных, и они всё ещё...
28-09-2013 Просмотров:9125 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Почти у всех живых организмов, от бактерий до млекопитающих, есть биологические часы, синхронизирующие биохимию, физиологию и поведение с суточной сменой дня и ночи. Но не нужно большого труда, чтобы заметить,...
02-12-2013 Просмотров:9733 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Несколько лет назад аспирант Мэрилендского университета (США) Натан Джад в плановом порядке изучал партию ископаемых растений из коллекции Смитсоновского музея естественной истории, и один экземпляр показался ему несколько необычным. Изображение Nathan...
Астрономы из Европейской южной обсерватории в Чили во главе с Гиллемом Англада-Эскуде (Guillem Anglada-Escudé), представляющим Гёттингенский университет (Германия), используя данные спектрографа «Очень большого телескопа» и других наблюдательных инструментов, уточнили наши представления о Глизе 667 С —…
Паразиты влияют на поведение тех, на ком паразитируют. Самый известный пример — грибы-зомбификаторы из рода Кордицепс, которые приказывают заражённым ими муравьям отправиться умирать туда, куда нужно самим грибам. Однако паразиту…
Венерина мухоловка (Dionaea muscipula) «считает» прикосновения к чувствительным волоскам на поверхности своей ловушки, чтобы «знать», когда ее захлопывать и когда какие вещества выделять. Такое открытие сделали немецкие ученые, под руководством…
Сотрудники факультета экологии и сервиса Саратовского государственного технического университета имени Гагарина во время полевых работ нашли кости летающих ящеров-птерозавров в верхнемеловых отложениях по правому берегу Волги. Находки сделаны доцентом кафедры…
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…
Мимикрия сослужила эволюционной биологии хорошую службу, став одним из аргументов в пользу эволюционной теории. Один из двух отцов теории эволюции, Альфред Уоллес, путешествуя по Азии, заметил, что бабочки-парусники Papilio polytes имитируют окраску ядовитой…
Биологи нашли в Японии крайне необычные колонии термитов, полностью состоящие из самок, способных производить потомство без участия самцов. Их фотографии и описание были представлены в журнале BMC Biology. "Раньше мы знали только о существовании некоторых видов пчел…
Почему Эверест такой высокий? Оказывается, объяснить это очень просто: возьмите тюбик зубной пасты, сдавите и согните его. Вот примерно то же самое происходило, когда Индия врезалась в Азию: в месте…
Первые 600 млн лет истории Земли называются катархеем, а по-английски — Hadean, что означает «гадесский». Причины, по которым этот период получил своё имя, очевидны: «Гадес» (он же Аид) — владыка…
Вверх