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
29-08-2011 Просмотров:10642 Новости Зоологии 
Антоненко Андрей
Необычное насекомое, мужские особи которого обладают очень длинными челюстями, обнаружили на индонезийском острове Сулавеси энтомологи из США. За крупные выступы на голове существо тут же окрестили «комодским вараном» среди ос. Мужская...
10-02-2013 Просмотров:10542 Новости Антропологии Антоненко Андрей
Уточненная датировка наименее древних останков неандертальцев доказывает, что они вымерли до того, как первые представители Homo sapiens прибыли в Европу. Следовательно, эти два вида человека не могли взаимодействовать между собой. НеандертальцыРезультаты...
22-11-2012 Просмотров:13384 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Благодаря современной технике и современным методам исследования зоологи получили возможность узнать многие тайны колибри — в частности понять, как эти птички летают. Но даже современнейшая скоростная видеокамера не помогла двум...
18-01-2016 Просмотров:7272 Новости Геологии Антоненко Андрей
Ученые из Новосибирского государственного университета и Токийского технологического института (Япония) по результатам совместной работы предложили новую модель внутриконтинентального вулканизма, объясняющую, как вулканы образуются вне границ литосферных плит. Статья опубликована в...
21-02-2017 Просмотров:5870 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Аманда Мелин (Amanda Melin) из Университета Калгари рассказала на очередной заседании Американского общества содействия распространению науки, что трихроматическое зрение — способность видеть мир в красном, синем и зеленом диапазонах —...
Британские полярные исследователи начали бурение скважины к подледному озеру Элсуорт в Антарктиде, которое было изолировано от внешнего мира по меньшей мере 500 тысяч лет, сообщает Би-би-си. Озеро Элсуорта, названное в честь…
Самой известной и, пожалуй, самой популярной теорией происхождения митохондрий и хлоропластов является теория эндосимбиоза (или симбиогенеза). По ней, хлоропласты и митохондрии прежде были самостоятельными прокариотическими организмами (какими-нибудь древними бактериями или цианобактериям),…
Международная группа нейрофизиологов впервые смогла "перепрограммировать" мозг спящего грызуна таким образом, что у него сформировалась целая цепочка ложных воспоминаний и ассоциаций, что в перспективе может помочь бороться с целым букетом психических расстройств и наркоманией, говорится…
14-летнее наблюдение за молодыми шимпанзе национального парка Кибале (Уганда) показало удивительную вещь: у животных есть игрушки! Из трёх видов человекообразных обезьян шимпанзе встречаются чаще всего. (Фото Ian Press.) Юные самцы и…
Энтомологи выяснили, почему муравьи быстро погибают, будучи изолированными от своих собратьев. Оказалось, что повышенная смертность муравьев-одиночек объясняется их гиперактивностью. Муравей-древоточецК такому выводу пришли швейцарские специалисты из Лозаннского университета, чья статья опубликована в журнале…
Хотя современные организмы почти поголовно (кроме ряда вирусов) используют ДНК как носитель генетического кода, в давние-давние времена, как полагают исследователи, жизнь начиналась не с ДНК, а с РНК. Молекула рибозима —…
Пчёлы, как известно, ориентируются по солнцу. А если облачно? Оказывается, они угадывают положение светила по поляризованному свету, подобно викингам! Дети солнца (фото jon.noj)В отличие от последних, пчёлам не нужны никакие…
Британские палеонтологи проанализировали скорость исчезновения разных родов динозавров в конце мелового периода и пришли к выводу, что гигантские ящеры начали вымирать задолго до падения астероида на полуостров Юкатан 65,5 миллиона лет назад, говорится в статье, опубликованной…
22–26 октября на 164-м собрании Американского акустического общества Дэвид Браунинг из Род-Айлендского университета представит вместе с коллегами исследование, утверждающее, что растущее подкисление морей уже в ближайшее время может серьёзно повлиять…
Вверх