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
02-12-2014 Просмотров:7802 Новости Эволюции 
Антоненко Андрей
Ученые проанализировали геномы комаров, являющихся переносчиками возбудителей малярии. Оказалось, что качества, делающие их опасными для человека, малярийные комары унаследовали не от общего предка, а приобрели в результате межвидового скрещивания. Малярийный комарК...
20-04-2011 Просмотров:13632 Новости Эволюции Антоненко Андрей
На территории Китая палеонтологи нашли древнее млекопитающее, чьи слуховые кости в составе стремечка, молоточка и наковальни еще не утратили прямую связь с нижней челюстью. Эта находка наконец-то окончательно подтвердила справедливость...
13-03-2013 Просмотров:13496 Новости Зоологии Антоненко Андрей
В 1970-х психологи провели эксперимент, который демонстрировал, как человек может выбирать между сиюминутной выгодой и более значительными, но и более отдалёнными целями. Эксперимент ставили с детьми, которым давали маршмеллоу (опыт...
09-06-2013 Просмотров:10003 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Окаменелости, принадлежащие неизвестному прежде виду палеозойских рыб – акантод, обнаружили в музейных коллекциях палеонтологи из Испании и Германии. Новый вид, описанный ими под именем Machaeracanthus goujeti, приходится предком одновременно и...
06-04-2013 Просмотров:10783 Новости Астрономии Антоненко Андрей
Ученые обнаружили на спутнике Юпитера Европе большие запасы перекиси водорода — потенциального источника энергии для бактерий-экстремофилов, которые могут обитать в подледном океане этого небесного тела, сообщает пресс-служба Лаборатории реактивного движения...
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…
Интересное палеоэкологическое открытие сделали американские палеонтологи. Проанализировав недостатки окаменелостей эдиакарской биоты Австралии, они смогли реконструировать условия жизни в те далекие времена. Dickinsonia. Реконструкция: Nobu Tamura Эдиакарские организмы считаются одними из первых крупноразмерных…
Недавно ученые обнаружили, что среди ящериц существуют такие, которые строят настоящие фамильные замки. Эти талантливые архитекторы обитают в пустынях Австралии и называются австралийскими роющими сцинками. Их сооружения весьма внушительны и…
Работу нервной цепи обычно описывают скоростью реакции: это один из краеугольных параметров любой «науки о мозге», будь то психология или нейробиология. С помощью скорости реакции удалось построить весьма эффективные модели,…
Оказывается, уровень болевых ощущений можно определить по выражению «лица» животного. Изменение формы носа и щёк у кролика, испытывающего боль (здесь и ниже фото авторов исследования)Животные, как и человек, могут испытывать боль,…
Оглавление 1. Общие сведения о животных 1.1. Разделение классификации животных 2. Появление и эволюция животных 2.1. Протерозой. Довендская биота. Животный мир вендского периода (эдикария) 2.2. Фанерозой. Животный мир кембрийского периода. Кембрийский взрыв 2.3. Животный мир ордовикского периода 2.4. Животный мир силурийского периода 2.5. Животный мир…
Ученые из США и Канады выяснили, что появление в процессе эволюции эусоциальности у общественных насекомых, судя по всему, происходило разными путями. В качестве доказательства они представили модель изменения геномов у…
Биологи впервые расшифровали ДНК зеленокровных сцинков – уникальных ящериц с зеленой кровью, ядовитой для всех остальных животных Земли, и выяснили, что подобная необычная черта развивалась у них четыре раза, говорится в статье, опубликованной в журнале Science…
Ученые нашли в Марокко ископаемые останки гигантского хищника из семейства аномалокаридовых. Длина его тела достигала одного метра. Хищник обитал в морях кембрия и ордовика примерно 488−472 млн лет назад .…
Вверх