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
13-11-2012 Просмотров:15799 Рыбы Енисея 
Антоненко Андрей
Пелядь - обитатель рек и озер. В Енисее встречается от устья до места впадения р. Сым (1632 км от устья). Населяет реки, пойменные и материковые озера бассейна среднего и нижнего...
11-09-2012 Просмотров:11730 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Чтобы повысить численность следующего поколения, самцы арктического двустворчатого моллюска Lissarca miliaris со временем превращаются в самок и держат личинок у себя до тех пор, пока те не обретут собственную раковину. Колония...
22-03-2016 Просмотров:7070 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Обитавший в ледниковом периоде в Евразии шерстистый носорог-эласмотерий (Elasmotherium sibiricum) считался вымершим еще в среднем плейстоцене – около 350 тысяч лет назад. Некоторые палеонтологи, правда, приближали дату его окончательного исчезновения...
14-07-2014 Просмотров:8193 Новости Эволюции Антоненко Андрей
Палеонтологи заново изучили пернатую рептилию, обнаруженную в юрских отложениях Китая, и пришли к выводу, что она является предком птиц, но при этом не относится к динозаврам. Это значит, что гипотеза...
04-02-2014 Просмотров:8282 Новости Нейробиологии Антоненко Андрей
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,...
Исследователи впервые сравнили геномы сперматозоидов с геномами обычных, соматических клеток. Специалисты из Стэнфордского университета (США) рассказывают в журнале Cell о том, что увидели, прочитав ДНК человеческого сперматозоида. Но даже далёкий от…
Плотоядные динозавры-тероподы были крупнейшими наземными хищниками в истории Земли. Американские палеонтологи предложили неожиданную версию того, как тираннозавры, аллозавры и их не менее зубастые родственники достигли своих впечатляющих размеров. Головы разнообразных теропод…
В Венесуэле ученые обнаружили несколько ископаемых панцирей ступендемиса — одной из крупнейших черепах в истории Земли. Окаменелости этих гигантских черепах находили и раньше, но только сейчас выяснилось, что эти животные…
Современное учение об эволюции представляет собой сложнейший сплав самых разных биологических дисциплин, от старых и уважаемых систематик животных и растений до новейшей молекулярной биологии. Что бы ни появлялось нового в…
В отличие от нас с вами, глаз северного оленя пропускает свет в ультрафиолетовом диапазоне. И это не грозит ему повреждением сетчатки. Биологи еще не поняли, почему, но уже поняли —…
В общих чертах ответ на этот вопрос ещё в начале 1990-х годов дали американские учёные Линда Бак и Ричард Эксел, которые получили в 2004 году Нобелевскую премию за открытие генов,…
С 10 по 15 июня 2013 г. в городе Ростов-на-Дону прошло VIII Всероссийское совещание по изучению четвертичного периода "Фундаментальные проблемы квартера, итоги изучения и направления дальнейших исследований". 10 июня в Ростове-на-Дону…
Американские биологи методом "генетической палеонтологии" выяснили, как у водных животных возникали электрические органы. Оказывается, в процессе эволюции они не менее шести раз появлялись у разных групп животных совершенно независимо друг…
Палеонтологи откопали в Ульяновской области кости плиозавра, вымершего морского хищника. Судя по строению его зубов, которые напоминают зубы тираннозавра, плиозавр нападал на крупную добычу. Об этом говорится в статье российских и…
Вверх