Керамические пружины помогают ракам-богомолам бить с силой пули

Морские раки-богомолы наносят своими клешнями удары, сравнимые по мощности с пулей 22 калибра. Ученые из Сингапура описали механизм, который позволяет этим небольшим животным накапливать огромную энергию.

Ротоногие раки еще раньше привлекли внимание биологов своим уникальным зрительным аппаратом. Даже наше бинокулярное зрение является достаточно редким в природе. Что же говорить о раках, которые используют куда более сложные «тринокулярные» системы.

Ученые неоднократно описывали механизм зрения этих удивительных животных, однако пока даже точно не известно, зачем вообще он нужен, какая в нем необходимость? Какой смысл в использовании 12—16 различных типов световых рецепторов?

В отличие от сложнейшего зрительного аппарата с не совсем понятным предназначением, с другой особенностью раков-богомолов подобных вопросов не возникает. Они могут наносить своими клешнями удары со скоростью 23 метров в секунду.

Сила этих ударов примерно соответствует пуле 22 калибра. Мощные удары позволяют ротоногим ракам и эффективно охотиться, и защищаться от врагов, и разбивать раковины моллюсков. Принцип действия уникального природного механизма объяснили ученые из Сингапура.

Группа исследователей во главе с Али Майсерезом из Наньянского технологического университета выяснила, что в основе действия клешней рака лежит принцип пружины. Сустав, к которому прикреплены мышцы, имеет седловидную форму. За счет такой формы значительная нагрузка распределяется равномерно по всей площади сустава.

Главный секрет конструкции — двойная структура «седла», которое включает два разных по составу слоя. Первый слой состоит из биополимеров, а второй — из сильно минерализованной ткани, напоминающей по составу керамику. Он работает на сжатие, запасая при этом большую энергию.

Примерно по такому же принципу действует костно-роговая основа мощного составного лука. Сустав при сжатии накапливает большую энергию, которая практически мгновенно высвобождается за счет действия мощных мышц, придающих ускорение клешням.

Сообщается, что подобный механизм (в отличие от сложного зрения раков) можно будет использовать в различных технических системах, например в механических конечностях роботов.

Источник: iScience