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
11-04-2013 Просмотров:10994 Новости Зоологии 
Антоненко Андрей
Наблюдения за миграциями дают учёным множество ценных сведений о биологии животных. Но как следить, к примеру, за морскими видами? В докомпьютерную эпоху это была настоящая головная боль. А сейчас в...
30-01-2013 Просмотров:10677 Новости Микологии Антоненко Андрей
Кордицепс китайский (Ophiocordyceps sinensis), самый дорогой в мире лекарственный гриб, из-за чрезмерного сбора встречается всё реже. На китайском рынке «гималайская виагра» идёт по $100 за грамм, то есть дороже золота. Соавтор исследования...
01-06-2015 Просмотров:8060 Новости Генетики Антоненко Андрей
Ученые из Санкт-Петербургского университета и Российской академии наук, под руководством профессора СПбГУ Владимира Лухтанова, открыли ранее неизвестный механизм образования нового биологического вида, в результате скрещивания двух уже существовавших видов. Содержание...
16-05-2011 Просмотров:13132 Новости Зоологии Антоненко Андрей
В отличие от одомашненных животных, которые могут отличить одного человека от другого, о диких такого сказать нельзя. Обыкновенные сороки стали третьим видом птиц, которые способны узнать конкретного человека не по...
23-02-2011 Просмотров:12582 Новости Метеорологии Антоненко Андрей
Ученые рассчитали, что вечная мерзлота вскоре выбросит в атмосферу огромное количество углерода. Оно вполне сопоставимо с выбросами углекислоты промышленностью с начала индустриальной эпохи. Вечная мерзлота Примерно 25% суши и большую часть...
Австралийские ящерицы — желтобрюхие трёхпалые сцинки (Saiphos equalis) — прямо у нас на глазах совершают эволюционный переход от кладки яиц к живорождению. О деталях рассказывает группа биологов из университетов Восточного…
Специалисты, изучающие рыб Северного Ледовитого океана, которые по каким-то таинственным причинам не замерзают при минусовых температурах, обнаружили в них природный антифриз. В арктических рыбах обнаружен природный антифриз (фото с kalitva.ru) Температура…
Считается, что юную Землю наполняла горячая вода, но два исследования, результаты которых были представлены на конференции Американского геофизического союза, показали, что в действительности на планете было даже холоднее, чем сейчас. Сурикат…
Сажа и тропосферный озон, выбрасываемые в основном в нижних и средних широтах Северного полушария, по-видимому, приводят к тому, что граница тропиков смещается к полюсу. Ранее было показано, что разрушение стратосферного озона…
Лауреат Нобелевской премии Джек Шостак (Jack Szostak) "оживил" созданную им ранее искусственную "протоклетку", добавив в нее соль лимонной кислоты; теперь она может самостоятельно воспроизводить молекулу РНК, и ее мембрана при…
Годдардовский институт космических исследований НАСА свидетельствует: 2010-й, как и обещалось, — самый тёплый за всю историю наблюдений, которые ведутся с 1880 года. Наряду с 2005-м. Показали этих лет различаются менее…
Ца́рство (лат. regnum) — иерархическая ступень научной классификации биологических видов. Таксон самого высокого уровня среди основных. Исторически выделяют пять основных царств живых организмов: Животные, Растения, Грибы, Бактерии (или дробянки) и Вирусы. С…
Исследователи из Университета Альберты (Канада) установили, что влияние северных торфяников на доисторическую летопись климатических изменений было переоценено... А это торфяники Северной Ирландии. (Фото Yvonne Mc.) ...Что, впрочем, не отменяет необходимости пристального…
Ученые из Университета Орегона под руководством Грегори Ретоллака (Gregory Retallack) исследовали скальные породы возрастом около трех миллиардов лет в пустынях северо-западной Австралии и обнаружили в них следы древнейших микроорганизмов. Это…
Вверх