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
26-12-2010 Просмотров:12698 Новости Окенологии 
Антоненко Андрей
По результатам наблюдений европейского спутника GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) за земной гравитацией британские учёные составили самую точную на сегодня карту океанских течений. Скорость течений в сантиметрах в...
02-04-2015 Просмотров:7535 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Ученые придумали способ, позволяющий воссоздавать окраску моллюсков-конусов, населявших коралловые рифы миллионы лет назад. Оказалось, что для этого достаточно подсветить их раковины ультрафиолетом. Улитки-конусыК такому выводу пришел Джонатан Хендрикс из Университета штата...
24-06-2013 Просмотров:11357 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Странную пару древних существ обнаружила международная группа ученых во время изучения окаменевшей норы триасового периода из южноафриканской формации Кару. К уютно свернувшемуся предку млекопитающих – цинодонту – доверчиво прильнула древняя амфибия Broomistega. Останки цинодонта и...
25-04-2013 Просмотров:11492 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Живший в меловом периоде небольшой летающий динозавр Microraptor gui хорошо умел ловить рыбу. Похоже, он вообще атаковал все, что шевелится, в своем размерном классе, ведь раньше в желудках микрорапторов уже...
06-03-2011 Просмотров:15740 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
Как ни странно, да. Количество полов у одноклеточной инфузории Tetrahymena thermophila достигает семи, и каждый... может «иметь дело» с любым другим. Инфузория тетрахимена «какого-то-там» пола (фото wcityw) Tetrahymena thermophila относится к...
Ученые выяснили, что анкилозавры, широко известные благодаря наличию хвостовой булавы, приобрели свое грозное оружие постепенно. Сначала у их предков в хвосте появилась специальная ручка, и лишь много позже к ней…
Палеонтологи обнаружили ранее неизвестный вид древнего аллигатора, который жил во времена ледникового периода, следует из данных министерства природных ресурсов и окружающей среды Таиланда. Сообщается, что окаменелые останки аллигатора найдены в 2005…
Ученые обнаружили в Южной Африке скелет крупного растительноядного динозавра, у которого отсутствует часть хвоста. Скорее всего, динозавр подвергся атаке хищников, но сумел выжить. Массоспондилус (Massospondylus)Об этом говорится в статье немецких палеонтологов…
Окаменевшие экскременты динозавров помогли ученым выяснить, что многие крупные травоядные ящеры питались не только побегами и "листьями" растений мезозойской эры, но и различными насекомыми и ракообразными, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports. "Подобная форма…
Биологи выяснили, что два очень необычных штамма микробов научились запасать энергию крайне непривычным способом для живых организмов – они выращивают в себе микроскопические кристаллы магнетита и "накачивают" их электронами, таким образом превращая…
Зоологи пришли к выводу, что на Борнео живет не один, а четыре трудноразличимых вида толстых лори. Два из них ранее считались подвидами, а один вообще не был известен ученым. ЛориСтатья с…
Палеонтологи нашли на острове Мадагаскар останки потенциально древнейшего гигантского крокодила Земли длиной в семь-десять метров и массой в тонну, который обитал на суше и мог соперничать по размеру зубов и силе укуса с тираннозаврами, говорится в статье, опубликованной в журнале PeerJ. Razanandrongobe…
Международный коллектив ученых, в который входили сотрудники Центра геномной биоинформатики СПбГУ Клаус Петер-Кепфли (Klaus-Peter Koepfli), Андрей Юрченко, Павел Добрынин, Алексей Макунин и Стефан О'Брайен (Stephen J. O'Brien) выделил африканского шакала…
Впервые в истории науки в Великобритании палеонтологи обнаружили окаменелые ткани мозга динозавра, принадлежавшие, вероятно, игуанодону или другому утконосому ящеру, жившему на территории Европы в меловом периоде, говорится в статье, опубликованной в журнале Геологического общества Лондона. Окаменевший мозг…
Вверх