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
01-09-2016 Просмотров:6768 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Ученые разобрались со строением уникальных зубов утконосых динозавров. Оказалось, что у них зарастала зубная пульпа, что избавляло от боли при износе зубов. ГадрозаврК такому выводу пришли канадские специалисты из Университета Торонто,...
08-11-2013 Просмотров:10741 Заказники России Антоненко Андрей
Земля Франца-ИосифаНа территории России по состоянию на начало 2012 г. находится 70 федеральных заказников. Старейшими федеральными заказниками нашей страны являются - "Воронежский заказник", "Приазовский заказник", "Тюменский заказник" и "Цейский заказник" основанные 11...
11-01-2024 Просмотров:1694 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Новый вид травоядного динозавра с длинной шеей и клювом, который жил 96-93 миллиона лет назад на территории Южной Америки, обнаружили ученые аргентинского совета по научным исследованиям Conicet - самый крупный в...
26-08-2016 Просмотров:7305 Новости Экологии Антоненко Андрей
Национальный парк «Русская Арктика» увеличился почти на 7,5 млн га благодаря присоединению островов архипелага Земля Франца-Иосифа и морских миль вокруг архипелага, сообщили в пресс-службе Минприроды РФ. Земля Франца-Иосифа«Территория национального парка увеличится...
28-09-2013 Просмотров:9151 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Почти у всех живых организмов, от бактерий до млекопитающих, есть биологические часы, синхронизирующие биохимию, физиологию и поведение с суточной сменой дня и ночи. Но не нужно большого труда, чтобы заметить,...
Ледниковый период не затронул некоторых древних морских млекопитающих, выяснили палеонтологи из старейшего в Новой Зеландии университета Отаго. Исследуя останки ископаемого кита герпетоцета, аспирант этого вуза Роберт Буссенекер (Robert Boessenecker) обнаружил,…
На Зеленом континенте ударными темпами движутся исследования зауроподов. По итогам раскопок последнего десятилетия к уже описанным оттуда четырем видам должны прибавиться еще несколько. Об одном из них рассказал на 14-ой…
По новым данным, на великое вымирание ушло менее 200 тыс. лет. Оно сопровождалось очень быстрыми изменениями атмосферной концентрации двуокиси углерода. Фото Rae AllenРазличные методы дают примерно одну и ту же дату:…
Биологи создали самое всеобъемлющее родословное древо живых организмов. В него вошли данные о двух с лишним миллионах биологических видов. Филогенетическое деревоЗа последние годы ученые опубликовали тысячи филогенетических деревьев, которые построены на…
Раньше по европейским лесам свободно бродили слоны, носороги и зубры, а в Рейне и Темзе жили бегемоты. Новое исследование европейских ученых показывает, что наши знания о прошлом можно использовать для…
Результаты обширного исследования, основанного на изучении почвенной ДНК, показали, что причиной вымирания шерстистых мамонтов в Сибири были не люди, а изменение климата. Статья опубликована в журнале Nature. Животное и его предки жили на…
Американские ученые, которые исследовали Марианский желоб в Тихом океане, открыли ранее неизвестный вид глубоководной рыбы, обитающий на глубине 8 километров. Новый вид рыб обитающих в Марианской впадине"Мы были просто потрясены, когда увидели ее.…
Рыбы Амура. В Приамурье проживает более 130, а по некоторым данным 139 видов рыб относящимся к двум надклассам – бесчелюстным (Agnata) и челюстноротым (Gnathostomata). Бесчелюстные представлены классом – одноноздревых (Cephalaspidomorphi) включающем…
Зоологи обнаружили на одном из островов Индонезии удивительного грызуна, который по своему облику напоминает нечто среднее между кабаном, с его пятачком и клыками, и обычной мышью, говорится в статье, опубликованной в Journal of Mammalogy. Фотография крысокабана Hyorhinomys stuempkei"На Сулавеси есть…
Вверх