08.06.2012

Раскрыт секрет сверхпрочного оружия рака-богомола

Ноги-палицы рака-богомола состоят из нескольких слоёв гидроксиапатита и хитина, благодаря чему рак может бить ими по раковинам моллюсков со скоростью пули, не боясь, что его оружие может разрушиться.

Рак-богомол роскошный Odontodactylus scyllarus (или, как его ещё называют, павлиновая креветка-богомол) известен не только своей яркой окраской, сделавшей его любимцем аквариумистов. У него есть одна особенность, которая может составить большую проблему при содержании в неволе: пара его передних ног представляет собой мощные булавообразные ударные орудия, а сила их удара такова, что при желании рак может разбить даже стекло аквариума. Столь грозное оружие нужно для охоты: креветка-богомол питается моллюсками, попросту расшибая их раковины.

Обычно рак держит оружие сложенным наподобие знаменитых шипастых ног богомола (отсюда, легко догадаться, и название). Найдя добычу, он обрушивает свои колотушки на раковину моллюска; его булавообразные конечности движутся со скоростью 80 км/ч, быстрее, чем пуля 22-го калибра. Но более всего в них удивляет не скорость, а прочность: при такой чудовищной силе ударные конечности рака не разрушаются, хотя, как посчитали учёные, от линьки до линьки он пускает их в ход в среднем около 50 тысяч раз.

Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде в содружестве с коллегами из США, Великобритании и Сингапура призвали на помощь самые современные методы исследования, от электронной микроскопии до рентгеноструктурного анализа, чтобы разгадать секрет оружейной технологии рака-богомола. В статье, опубликованной в журнале Science, они пишут, что ударные конечности ракообразного состоят из нескольких сложно организованных слоёв.

Наружный слой состоит из высококристаллизованного гидроксиапатита — минерала, который входит в состав костей и зубной эмали. Дальше идут слои того же гидроксиапатита, только в менее кристаллизованной, не столь упорядоченной форме. Под ними начинаются слои хитина, который сам по себе не так прочен, но свёрнут в спирали, переложенные тем же гидроксиапатитом. Добавка минерала помогает гасить энергию, которая возникает при ударе и которая могла бы нарушить хитиновую основу. Наконец, снаружи и с боков колотушки рака стянуты упорядоченными хитиновыми нитями, будто цепями.

Все слои гидроксиапатита и хитина по-разному ориентированы друг относительно друга и различаются по жёсткости и прочности, создавая в результате одновременно и лёгкое, и исключительно прочное оружие. В палицах рака появляются неизбежные трещины, но весь смысл конструкции в том, чтобы не дать им распространиться глубже и дальше. То есть мелкие повреждения вполне допустимы, но они не приводят к серьёзному разрушению.

Ну и, разумеется, нет нужды говорить, сколь полезными полученные результаты могут быть для материаловедов и разработчиков вооружений: кто бы иначе пустил какого-то там рака в журнал Science...

Кирилл Стасевич

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА