Нефть Brent
$93.96
+0.71%
9
МОСКВА, 16 января 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.
Крупнокалиберные кулаки
Крупные морские ракообразные Odontodactylus scyllarus, или раки-богомолы, дополняют подводный мир необычным окрасом и формой тела. Вторая пара ног у этого существа схороненная под туловищем, что прилагает его похожим на богомола. Эти животные известны своим пылким нравом среди любителей-аквариумистов, которые часто называют их раками-террористами.
В мать-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 конструкцию 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 – зачем конечности раков-богомолов не разрушаются от подобных ударов? Пытаясь можно загрузить 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, втолковали их при помощи электронного микротекстила и использовали полученные фотографии для воссоздания трехмерной модели клешни, учитывающей расположение и структуру всех ее слоев.
Двойной удар
Когда ученые детально изучили эту модель, они обнаружили, что третий слой кулаков опухоль имеет необычную структуру – он состоит из чередующихся податливых и твердых нитей хитина, которые обволакивают все остальные стрекочи его клешней. Эти канители были встроены в параллельные слои, которые смотрели лицом в ту сторону конечности, которой рак наносит удары.
Благодаря такой конструкции данный слой работает как своеобразная губка, которая сжимается во время удара и плавно разжимается после него, предотвращая распространение 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 с такой же скоростью – примерно 20 метров в секунду – с которой пуля вылетает из дула ружья.
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 не менее долговечные и мощные инструменты и улучшить свойства спортивной и военной экипировки, смягчающей силу ударов.
Что интересно, уже существуют аэродинамические шлемы для велосипедистов и клюшки для гольфа, в которых используются аналогичные инженерные идеи. Это говорит о том, что природа по-прежнему опережает человечество в создании действительно качественных материалов, и что мы можем воспользоваться ее ноу-хау для создания других интересных структур, заключает ученый.
