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
23-02-2011 Просмотров:13113 Новости Метеорологии 
Антоненко Андрей
Использовав коллекции Роберта Скотта, ученые смогли изучить, как изменилась скорость роста морских организмов за более чем вековой промежуток времени. Колония мшанок О климатических изменениях в Антарктике ученым рассказали мелкие беспозвоночные животные...
11-02-2013 Просмотров:12115 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Роды у женщин сопровождаются болями и могут длиться час и больше. Поэтому при родах обычно присутствует акушерка, помогающая роженице. У остальных млекопитающих, включая и наших ближайших родичей приматов, процесс происходит...
15-10-2012 Просмотров:14879 Новости Генетики Антоненко Андрей
Хотя современные организмы почти поголовно (кроме ряда вирусов) используют ДНК как носитель генетического кода, в давние-давние времена, как полагают исследователи, жизнь начиналась не с ДНК, а с РНК. Молекула рибозима —...
12-07-2012 Просмотров:13062 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Коричневая бойга преодолевает воздушные зазоры длиной до полутора метров по горизонтали и свыше двух метров по вертикали. Коричневая древесная змея (коричневая бойга) появилась на небольшом тихоокеанском острове Гуам около 70 лет...
28-04-2018 Просмотров:3142 Новости Геологии Антоненко Андрей
Ученые Полярной морской геологоразведочной экспедиции обнаружили пятикилометровый слой осадочных пород в северо-западной части моря Уэдделла (Западная Антарктика), впервые исследовав дно с помощью трехлучевого эхолота. Полученная информация позволит уточнить геологическую историю...
Из-за потепления климата обыкновенновенные лисы внедряются на арктические территории и постепенно вытесняют оттуда арктических лис. За этим процессом на полуострове Ямал наблюдала российско-норвежская группа ученых. Арктическая лисаУченые из Университета Тромсе (Норвегия),…
Личинки одного из видов североамериканских ночных бабочек обороняются от птиц при помощи свиста. Удивительный механизм защиты обнаружили канадские биологи. При нападении эта гусеница производит звуки в широком диапазоне, начиная от тех,…
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…
Ученые выяснили, что одновременно с падением астероида в конце мелового периода происходили мощнейшие вулканические извержения. Возможно, сочетание двух этих факторов и стало причиной массового вымирания, жертвой которого пали динозавры. К такому выводу пришли…
Все знают игру в «горячо/холодно», когда один ищет некий предмет (как вариант — угадывает некое слово-понятие), а другой направляет его поиски, говоря «горячо» или «холодно», когда напарник приближается к цели…
Несколько лет назад аспирант Мэрилендского университета (США) Натан Джад в плановом порядке изучал партию ископаемых растений из коллекции Смитсоновского музея естественной истории, и один экземпляр показался ему несколько необычным. Изображение Nathan…
Миллиарды лет животные обходились без шеи. Но когда древним рыбам пришлось выбраться на сушу, строение их тела сильно изменилось. Удлинился позвоночник, голова приобрела подвижность, органы чувств могли воспринять больше информации. Все это…
Группа ученых под руководством профессора СПбГУ Андрея Козлова и руководителя лаборатории онкоэкологии НИИ онкологии имени Н.Н. Петрова Марка Забежинского больше года наблюдала за золотыми рыбками. В итоге исследователи пришли к…
Ученые выяснили, что даже у пресноводных полипов-гидр, простейших многоклеточных существ, могут развиваться злокачественные опухоли. Это значит, что раковые заболевания являются неотъемлемым следствием многоклеточности. На снимке справа больная раком гидра, слева здоровая.…
Вверх