Невероятную силу удара ротоногих раков объяснили керамическими пружинами — Naked Science
Редакция

Невероятную силу удара ротоногих раков объяснили керамическими пружинами

Клешни раков-богомолов наносят удары, сила которых сравнима с ударом пули за счет элегантной седловидной структуры сустава, накапливающей энергию в «керамической пружине».

rak0
©Wikipedia

Морские раки-богомолы известны как обладатели фантастически сложного «тринокулярного» зрительного аппарата. Он включает ветвистые фасеточные глаза и от 12 до 16 типов светочувствительных рецепторов, способен подстраиваться к спектру среды, различать мириады цветов от инфракрасного до ультрафиолета плюс разные формы поляризации света. Зрение этих ротоногих настолько великолепно, что отдельное объяснение требуется даже тому, зачем им вообще необходима такая сложность. 

 

Но удивление вызывают и их бойцовские способности. Клешни некоторых раков-богомолов, как задние конечности кузнечика, способны накапливать упругую энергию и высвобождать ее с взрывной скоростью, ускоряясь до 23 м/с. Такой удар легко нанесет увечья и человеку: его энергия сопоставима с энергией пули 22-го калибра. Ученые лишь теперь поняли, как небольшие клешни ротоногих способны накопить достаточно мощности. Об этом сингапурские исследователи сообщают в статье, опубликованной в журнале iScience.

 

«Боевые» клешни ротоногого действуют на манер пружины. Работа мощных мышц, прикрепленных к прочной, но упругой седловидной структуре сустава, заставляет ее деформироваться, накапливая энергию. Устройство и биомеханику удара исследовали Али Майсерез (Ali Miserez) и его коллеги из Наньянского технологического университета. Авторы отметили, что седловидная форма сустава обеспечивает равномерное распределение нагрузки почти по всей площади, без каких-либо «слабых мест».

 

©Miserez et al., 2018

 

Но главным секретом ротоногих оказалась двухслойная структура суставного «седла»: упругий слой биополимеров в нем сочетается со слоем высокоминерализированной ткани. Такая минерализированная керамика не самый очевидный материал для пружины. Однако ученые выяснили, что при деформации седло изгибается так, что его верхний «керамический» слой сжимается, а нижний, эластичный растягивается. Керамика весьма хрупка при растяжении или на изгибе, но к сжатию устойчива, а за счет своей прочной кристаллической решетки способна накапливать исключительное количество энергии. Второй полимерный слой деформируется легко и обеспечивает целостность всей структуры.

 

В отличие от зрительного аппарата ротоногих, биомеханику их клешней можно воспроизвести на современном уровне развития технологий. Вероятно, уже вскоре мы увидим такие седловидные двуслойные механизмы и у роботов — миниатюрных, но не менее боевитых, чем сами раки-богомолы.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

11 часов назад
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

Вчера, 18:35
Илья Ведмеденко

Египтяне провели учения, на которых французский истребитель Rafale одолел российский Су-35. Оба самолета принадлежат к четвертому поколению.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Позавчера, 21:04
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Вчера, 18:35
Илья Ведмеденко

Египтяне провели учения, на которых французский истребитель Rafale одолел российский Су-35. Оба самолета принадлежат к четвертому поколению.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: