19.10.2018
Редакция Naked Science

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.
Вчера, 12:32
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

Вчера, 13:37
Ольга Иванова

Американские исследователи пришли к выводу, что человеческий мозг уменьшился из-за процессов глобализации, кооперации и разделения труда.

Вчера, 13:46
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

18 октября
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

20 октября
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: