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
16-10-2013 Просмотров:9491 Новости Зоологии 
Антоненко Андрей
Пираньи! Наверное, все знают об этих злобных рыбах с бульдожьим прикусом, стаи которых в мгновение ока разносят на клочки быка, если только почувствуют в воде его кровь. В массовой культуре...
04-11-2016 Просмотров:7080 Новости Геологии Антоненко Андрей
Ученые выяснили, что Панамский перешеек мог возникнуть значительно раньше, чем принято считать. Об этом свидетельствуют генетические различия между кочевыми муравьями, населяющими Южную и Северную Америки. Панамский перешеекК такому выводу пришли американские...
27-10-2017 Просмотров:3298 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Небольшие хищные пернатые динозавры, как обнаружили британские ученые, обладали своеобразной "спецназовской" окраской, помогавшей им скрывать себя от потенциальных жертв и более крупных хищников, говорится в статье, опубликованной в журнале Current Biology. Синозавроптерикс, обладавший защитной окраской"Динозавры кажутся...
10-11-2012 Просмотров:17567 Рыбы Енисея Антоненко Андрей
Елец сибирский распространен по всему Енисею, включая его дельтовые притоки (р. Танама). Известен во всех реках, пойменных водоемах и проточных озерах, а так же водохранилищах. Особенно многочислен в водоемах верхнего...
16-11-2012 Просмотров:15134 Рыбы Енисея Антоненко Андрей
В Енисее точные границы распространения щиповки не установлены. Отмечается наличие её в Енисее от Минусинска до Курейки. В водоемах Верхнего Енисея встречается практически во всех реках, многих озерах. Ведет скрытый...
На юго-западе Киргизии, в геологическом формировании Мадыген, обнаружены десятки мелких акульих зубов, которым 230 млн лет. Что характерно — рядом с яичной скорлупой. Скорлупа яйца гибодонта Lonchidion ferganensis. Справа — реконструкция.…
Ещё Карл Саган говорил, что в пору предполагаемого зарождения жизни на Земле 3,5 млрд лет назад светимость Солнца, согласно всем расчётам, должна была составлять 70% от нынешней. Однако обычные климатические модели при…
Подводные вулканы и срединно-океанические хребты рождаются в ходе крайне странного процесса – оказалось, что дно моря может в буквальном смысле разрывать само себя, выпуская на поверхность потоки лавы, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature. Расположение различных…
Океанические сине-зелёные водоросли Synechococcus производят 20% кислорода на планете. Такой высочайшей производительностью они обязаны уникальному умению приспосабливаться к нужной длине световой волны. То есть водоросль настраивает свою фотосинтетическую систему в…
Клас Пост (Klaas Post) и Эрвин Компанье (Erwin Kompanje) из Национального музея естествознания Роттердама (Natuurhistorisch Museum Rotterdam) исследовали череп неизвестного существа и пришли к выводу, что останки принадлежат…
Натуралисты совершили любопытное открытие – дикие шимпанзе в Уганде научились останавливаться и смотреть по сторонам во время перехода дороги, что позволяет им избежать столкновения с машинами, говорится в статье, опубликованной в American Journal of Primatology. Шимпанзе"Совместно с властями Уганды, мы…
Древнейшего из обитавших когда-либо в Америке рогатых динозавров семейства Ceratopsidae описали учёные из Палеонтологического музея Раймонда М. Алфа (Калифорния), по черепу, найденному 17 лет назад учёными из Университета Оклахомы. Статья…
В нашем кишечнике живёт множество полезных бактерий, и потому перед иммунной системой при появлении патогенного чужака встаёт непростой вопрос: как отличить полезную бактерию от вредной? Причём иммунитет должен быть очень…
Первые многоклеточные обитатели Земли коренным образом отличались от всех современных животных и не имеют аналогов среди знакомых нам существ. Палеонтологи Кембриджского университета предложили свою математическую модель, объясняющую появление, развитие и…
Вверх