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
13-06-2013 Просмотров:9095 Новости Антропологии 
Антоненко Андрей
Собака была приручена человеком не 12-15, как считалось, а более 30 тысячелетий назад – такое сенсационное открытие сделали генетики Института молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения РАН, исследуя череп животного,...
24-11-2012 Просмотров:11495 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Исследователи из Музея Университета Кюсю (Япония) открыли новый вид жуков, которые сожительствуют с термитами. На первый взгляд, это совершенно рядовое событие: многие виды афодиин обитают в муравейниках и термитниках, обманывая...
07-12-2012 Просмотров:11790 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
В конце пермского периода (около 250 млн лет назад) за какие-то сотни тысяч лет на планете исчезло до 90% всех видов. Methanosarcina acetivorans (изображение James Ferry / Penn State University)Судя по...
24-03-2016 Просмотров:6928 Новости Астрономии Антоненко Андрей
Планетологи выяснили, что за время космической эволюции ось вращения Луны значительно сместилась. Это значит, что когда-то она была повернута к Земле не совсем той стороной, что сейчас. Запасы льда на современных...
21-09-2012 Просмотров:14024 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Близкородственные виды лемуров распознают друг друга по носовому фырканью, используя при этом те же параметры, что и мы, когда различаем голоса друг друга. Краснобрюхий лемур обладает самым высоким голосом по сравнению...
На территории Китая палеонтологи нашли древнее млекопитающее, чьи слуховые кости в составе стремечка, молоточка и наковальни еще не утратили прямую связь с нижней челюстью. Эта находка наконец-то окончательно подтвердила справедливость…
Ученые выяснили, что лишайники намного моложе, чем думали раньше. Они появились на земле позже растений. Результаты исследования опубликованы в журнале Geobiology. Лишайник OphioparmaЛишайники — это симбиотические сообщества грибов с микроскопическими зелеными…
Один из открытых недавно муравьев, живших в меловом периоде, как выясняется, насаживал своих жертв на специальный металлизированный рог, росший у него на лбу, и жадно всасывал вытекающую из добычи гемолимфу…
В куске янтаря впервые обнаружен паук, застывший в броске на запутавшуюся в паутине жертву. Изображение авторов работыУчастники этой драмы жили 97−110 млн лет назад (ранний меловой период) в долине Хукаунг, что…
Как и многие другие животные, мыши используют запах, чтобы пометить территорию, обозначить свой статус, привлечь полового партнёра. Давно замечено, что особой информативностью и привлекательностью для них служит их же моча:…
Наращивание мышечной массы перед длительными перелётами у птиц происходит не за счёт упражнений, а, вероятно, благодаря гормональной обработке мускулатуры. Белощёкие казаркиТренируются ли перелётные птицы, прежде чем отправиться куда-нибудь? На этот странно…
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…
Самые мощные и жаркие извержения вулканов происходили примерно 90 миллионов лет назад на территории современной Коста-Рики, лава которых была примерно такой же горячей, как первичная материя Земли 2,5 миллиарда лет назад, говорится в статье,…
Детальные исследования окаменелости из Венгрии, которую первоначально считали древней каракатицей, показали, что на самом деле отпечатки принадлежат представителю семейства кальмаров-вампиров. Возраст окаменелости составляет 23-34 миллиона лет, и это первая находка,…
Вверх