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
16-11-2015 Просмотров:7007 Новости Антропологии 
Антоненко Андрей
Ученые обнаружили в Турции древнейшие следы пчеловодческой активности. Открытие доказывает, что пчеловодами люди стали почти сразу же после перехода к оседлому образу жизни. Об этом говорится в статье британских специалистов из...
12-12-2010 Просмотров:10698 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Наблюдения за аргентинскими муравьями Linepithema humile показали, что они справляются с «решением» популярной задачи о ханойской башне. Аргентинские муравьи набросились на мёд. (Фото aroid.) В этой головоломке игроку даются три стержня...
14-09-2015 Просмотров:7484 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Биологи показали, что по продолжительности спячки сони-полчки оставляют позади всех остальных теплокровных животных в дикой природе. В голодные годы они могут проспать более 11 месяцев подряд, пережидая неблагоприятные условия. Glis glisОб...
23-10-2012 Просмотров:13133 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Кто из животных может подражать человеческому голосу? Вопрос, казалось бы, незатейливый — все знают про попугаев, ворон, скворцов. Зоологи, работающие в U.S. Navy Marine Mammal Program, добавили в этот ряд...
01-12-2015 Просмотров:7369 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Влиятельный журнал Acta Paleontologica Polonica опубликовал результаты новых исследований британо-российского коллектива палеонтологов – Роджера Бенсона (Оксфордский университет), Николая Зверькова (Московский государственный университет) и Максима Архангельского (Саратовский государственный технический университет). Группой...
Марсоход Curiosity завершил первый детальный рентгеноструктурный анализ марсианского песка и определил, что тот напоминает вулканогенную почву, которую можно найти в таких местах, как, например, щитовой вулкан Мауна-Кеа на Гавайях. Вид на Рокнест в естественных цветах…
Большинство животных, летая или плавая, изгибает крылья и плавники одним и тем же образом — в аналогичных пропорциях и под схожими углами. Этот, по-видимому, универсальный принцип подходит и мотылькам, и…
Специалисты из Национального центра научных исследований (Франция) утверждают, что в коме мозг человека претерпевает заметные нейрофизиологические изменения, и характер последних может многое рассказать о феномене сознания. Вообще, состояние мозга во…
Анализ предполагаемых очагов в Европе показал, что наши пращуры начали использовать огонь не раньше 400 тыс. лет назад. Фото Frans Lemmens / CorbisЭто означает, что предки людей продвигались на холодный север…
Биологи выяснили, что электрические угри не парализуют жертву, как считалось ранее. Вместо этого они дистанционно «подключаются» к нервной системе своей добычи и заставляют ее двигаться по собственному усмотрению. Электрический угорьК такому…
Генетики реконструировали образ жизни последнего общего предка всех живых организмов. Оказалось, что он проводил жизнь у подводных вулканов, окисляя выделяющийся из них водород. К такому выводу пришли немецкие специалисты из Университета Дюссельдорфа, чья статья опубликована в…
Акулы-лисицы, живущие на Филиппинах, регулярно навещают подводные рифы, чтобы почистить кожу от паразитов. Чисткой акул занимаются живущие на этих рифах губаны. Лисья акула и губан (фото Tonie S.)Зоологи из британского Бангорского…
Биологи доказали, что иногда крокодилы координируют свои действия при охоте. Открытие свидетельствуют, что люди недооценивают интеллект этих рептилий. Крокодилы признаны стайными охотниками К такому выводу пришел Владимир Динец, американский зоолог из…
Чтобы зафиксировать в массе зоопланктона перемещения отдельной особи, шведские экологи буквально подковали водяную блоху. Дафния (фото Chantal Wagner)Биологи обычно не затрудняются с наблюдениями за миграцией животных. В этом им помогают разнообразные…
Вверх