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
20-01-2015 Просмотров:7629 Новости Эволюции 
Антоненко Андрей
Американские палеонтологи проанализировали устройство недавно найденных останков ног и рук предположительно первого примата Земли, древнего животного Purgatorius, и пришли к выводу, что он жил не на земле, как считалось ранее, а на ветвях деревьев, говорится в статье,...
29-08-2014 Просмотров:7289 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
Исследование вируса лихорадки Эбола и его распространения и особенностей предпринято в Гарвардском университете (США). Исследователи секвенировали 99 геномов вируса Эбола от 78 пациентов в Сьерра-Леоне, одной из стран, затронутых эпидемией....
11-02-2013 Просмотров:12195 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Птичья стая движется синхронно: каждый летит туда, куда летят все. При этом вряд ли возможно, чтобы каждый член стаи следил за сотнями собратьев. Кроме того, в стае обычно нет лидера,...
14-01-2014 Просмотров:12819 Новости Нейробиологии Антоненко Андрей
Вопреки распространённому мнению, существует, по крайней мере, ещё несколько видов клеток живых организмов, которые крупнее страусиного яйца. Возможно, страусиные яйца могут оказаться самыми тяжёлыми клетками в природе, но тесты ещё...
21-10-2014 Просмотров:7194 Новости Нейробиологии Антоненко Андрей
Группа под руководством профессора Werner X. Schneider из Билефельдского университета (Германия) изучала, как же именно мозгу удается заставить нас поверить, что мы видим равномерно резкое изображение. Выяснилось, что мы видим...
Формирование признака определяется по меньшей мере двумя силами — взаимовлиянием генов, из-за чего необходимые мутации концентрируются в строго определённой группе генов, и коэволюцией организмов, когда от «воли» одного зависит, сколько…
Дыхательная система некоторых нелетающих динозавров во многом схожа с дыхательной системой современных птиц, заключили ученые из Великобритании и США. Эта особенность позволяла древним рептилиям эффективнее потреблять кислород из атмосферы и развивать…
Палеонтологи из США изучили останки вымершего пресмыкающегося Uatchitodon и реконструировали ход эволюции системы впрыскивания яда у змей. Зубы двух видов Uatchitodon. Чёрной стрелкой обозначен канал для доставки яда, а белой —…
Палеонтолог-любитель обнаружил в Марокко фрагмент черепа крокодила мелового периода. Образец выкупил Королевский музей Онтарио (Канада). Изображение Henry Tsai (University of Missouri)Кейси Холлидей из Университета штата Миссури (США) и его коллеги выяснили,…
Скелеты двух парейазавров – предков динозавров — обнаружили этим летом в Кировской области, сообщил РИА Новости заведующий экспозиционно-выставочным отделом Вятского палеонтологического музея Леонид Кавардаков. Раскопки ископаемых рептилий с 1933 года ведутся в Кировской области, где…
Ученые выяснили, что млекопитающие перешли от ночного к дневному образу жизни после вымирания динозавров. Получается, именно из-за угрозы со стороны динозавров наши далекие предки десятки миллионов лет боялись показаться на…
Наиболее крепкие и долгоживущие львиные прайды формируются в местах слияния рек — там, где вода доступна круглый год, а условия для охоты идеальны. Преимущества таких зон обитания требуют организованной защиты…
Хайнаньская биота — богатая фауна макроскопических бесскелетных животных, обнаруженная в 1986 году Сун Вэйго (Song Weiguo) в докембрийских отложениях Китая (остров Хайнань) с возрастом 840—740 млн. лет. Похожая фауна была найдена и М. Б. Гниловской в России, на…
Полное прекращение выбросов парниковых газов вовсе не решит проблему глобального потепления. Температура продолжит свой рост по инерции еще как минимум тысячу лет, показывают расчеты американских климатологов. Ученые из Вашингтонского университета (University…
Вверх