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
18-05-2016 Просмотров:7405 Новости Геологии 
Антоненко Андрей
Ученые обнаружили в Австралии следы столкновения с одним из наиболее крупных астероидов, которые когда-либо врезались в Землю. Катастрофа произошла около 3,46 млрд лет назад. О своем открытии специалисты из Университета Западной...
26-02-2015 Просмотров:8118 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Образ крокодила как свирепого и кровожадного хищника удалось неожиданно подорвать новым представителям этих рептилий, обнаруженным в неогеновых отложениях Перу. Как выясняется, населявшие доисторическую Амазонию крокодилы вели спокойный образ жизни и...
10-10-2017 Просмотров:3473 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Ученые нашли на северо-востоке Китая останки крайне необычной протоптицы, жившей примерно 120 миллионов лет назад и обладавшей достаточно крепкими костями для полета, говорится в статье, опубликованной в журнале PNAS. Первые птицыСегодня среди палеонтологов нет согласия в том,...
22-01-2012 Просмотров:17316 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Сипухи могут позволить себе махать крыльями медленнее и реже, чем другие птицы: особое устройство крыла обеспечивает аэродинамический эффект, который удерживает их в воздухе. Сипуха в полёте (фото WiltshireYan)Совы — ночные охотники,...
25-02-2013 Просмотров:11311 Новости Геологии Антоненко Андрей
Затопленные остатки древнего микроконтинента, похоже, разбросаны под океаном между Мадагаскаром и Индией. Цветная дорожка (см. левую цветовую шкалу) к западу от Реюньона представляет собой вероятный маршрут острова за последние десятки миллионов...
Большой коллектив ученых из Китая обнаружил у плодовых мушек крошечные сенсоры магнитных полей, состоящие из особых белков. Они позволяют насекомым видам ориентироваться по сторонам света. Белковые сенсоры геомагнитного поля могут…
Чередование растительных культур на сельскохозяйственных полях преследует две цели. Во-первых, у разных растений разные требования к почве, и, варьируя культуры, мы защищаем почву от истощения по какому-то одному показателю: если…
Известно, что у саранчи в жизни есть две сменяющие друг друга фазы — одиночная и стайная. Как легко понять по их названиям, в одной из этих фаз насекомые живут поодиночке,…
Зрение даёт мозгу огромный массив данных, среди которых можно выделить те, что относятся к цвету, к форме или, например, к чертам лица, — если мы смотрим на другого человека. Если…
Каждый слышал о глобальном потеплении, но не все представляют, чем оно может обернуться для планеты. Эти карты показывают, что было бы, если бы растаяли все ледники на Земле. Уровень мирового океана заметно повысится, это изменит облик континентов, а некоторые…
Биолог Лесли Восшол (Leslie Vosshall) и его коллеги из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке (США), обнаружили причины страстной любви комаров к роду человеческому. Выяснилось, что назойливыми поклонниками мы обязаны сюлкатону (sulcaton) — веществу,…
В 200 км восточнее Алма-Аты спускаясь с южного склона хребта Кетмень и несясь навстречу питающей озеро Балхаш Или среди бескрайних степей несет свои воды стремительно текущий Чарын (рис. 1). В…
Бабуины используют те же пять основных гласных звуков, которые есть во всех человеческих языках, что говорит об общих корнях сигналов обезьян и человеческой речи, существующих уже около 25 миллионов лет, говорится в статье, опубликованной в журнале…
Когда мы смотрим на какой-то объект, то сразу определяем его свойства. Например, видим спортсменку — и понимаем, что перед нами «человек», «женщина» и, допустим, «наконец, просто красавица». Таких категорий может…
Вверх