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
14-03-2014 Просмотров:7655 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Южноамериканские ленивцы – чрезвычайно милые и забавные существа, проводящие большую часть жизни на деревьях. Но мало кто знает, что несколько миллионов лет назад ленивцы предприняли попытку завоевать морскую стихию и...
27-01-2015 Просмотров:11241 Новости Метеорологии Антоненко Андрей
Климатологи впервые проследили за изменением зимних температур в Восточной Сибири. Выяснилось, что на протяжении последних нескольких тысяч лет они становились всё более высокими. К такому выводу пришли немецкие специалисты из Института...
15-01-2013 Просмотров:11085 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Чтобы проверить, насколько человек честен с себе подобными, учёные используют специальный психолого-экономический тест, название которого можно перевести как «игра "Ультиматум"» (Ultimatum Game). Суть этой игры в том, что один человек...
25-05-2012 Просмотров:14148 Новости Эволюции Антоненко Андрей
Генетические данные говорят о том, что черепахи произошли от общего предка птиц и крокодилов, а не от более древних групп рептилий. Эволюционные корни черепах долгие годы занимают ученых. Согласно данным палеонтологов...
26-04-2013 Просмотров:25322 Грибы́ (лат. Fungi или Mycota) Антоненко Андрей
Оглавление 1. Введение 2. Этимология слова 3. Систематическое положение и происхождение 4. Строение грибов 5. Размножение грибов 6. Питание грибов 7. Роль грибов в биоценозе 8. Классификация (систематика) грибов 9. Значение грибов для человека 1. Введение Грибы́ (лат. Fungi или Mycota) — особая форма жизни, царство живой природы,...
Нет нужды описывать, как человеческая деятельность меняет окружающую среду. Дома, дороги, города — всего этого природа никогда не видела. Но стоит также помнить о том, что все эти изменения начались…
Энтомологи впервые изучили психологические особенности тараканов, которые они демонстрируют перед лицом опасности. Оказалось, что каждое из этих насекомых обладает индивидуальной моделью поведения. Американский таракан К такому выводу пришли бельгийские ученые из…
Особенности климата и необходимость добывать пропитание в труднодоступных местах в значительной степени определяют, какие мутации закрепятся в популяции людей и как будет развиваться общество. РИА Новости рассказывает о народах, которые благодаря естественному отбору адаптировались к сложным окружающим…
Группа исследователей из России и США под руководством профессора Флоридского университета Уэйна Л. Николсона (Wayne L. Nicholson) обнаружила, что целый ряд бактерий рода Carnobacterium, обычно проживающих и размножающихся в вечной…
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…
Шерсть нужна зверям для сохранения тепла, что необычайно важно, если учесть, сколько энергии тратят млекопитающие, чтобы поддерживать постоянную температуру тела. Но нет правил без исключений: у слонов, как утверждают зоологи…
Rosetta была запущена Европейским космическим агентством 10 лет назад, и осенью этого года она должна впервые в истории выйти на орбиту вокруг кометы, доставив к ней посадочный модуль, который должен…
Российский палеонтолог обнаружил на острове, расположенном на озере Байкал, кости древних попугаев. Следовательно, когда-то верхняя граница ареала этих тропических птиц пролегала значительно севернее, чем сегодня. Найденная костьОписание находки, подготовленное Никитой Зеленковым…
Во время эпохи плейстоцена Мертвое море полностью пересыхало два раза. К этому выводу пришли ученые, проанализировав добытые со дна керны. Группа ученых из Колумбийского университета, Университета Тель-Авива, Геологической службы Израиля и…
Вверх