Самый сильный удар на Земле? Рак-богомол роскошный (Odontodactylus scyllarus)

Длиной не больше 18 сантиметров, рак-богомол роскошный невелик, но он вкладывает в свой удар ускорение пули 22 калибра.

Существует 400 известных видов ротоногих раков, или раков-богомолов, группы, которая включает живущих в одиночку хищных ракообразных, которые технически не являются ни богомолом, ни креветкой[1]. Они водятся в тропических и субтропических водах, а больше половины их видов населяет Индо-Западно-Тихоокеанскую область. Они проводят свою жизнь, скрываясь в норах или трещинах на мелководных коралловых рифах и на песчаном морском дне до глубины 1500 метров от поверхности. Рак-богомол роскошный (Odontodactylus scyllarus), вероятно, является самым красивым изо всех ротоногих ракообразных, у него существуют бархатисто-оливковая, красная и сверкающая бирюзовая разновидности, каждая из них щеголяет двойной цепочкой ярко-красных ног и очень странными глазами чисто-розового цвета. Их можно опознать по оранжевым леопардовым пятнам, разбросанным по белому фону карапакса, расположенного в передней части тела, который, когда рак-богомол роскошный обращён к вам лицом, придаёт ему сходство с экзотической лилией.

Виды раков-богомолов объединяются в группы в соответствии с методами их охоты. Существуют «протыкальщики», у которых передние ноги заканчиваются остроконечными шипами, прекрасно подходящими для накалывания рыбы, и более крупные «дробильщики», которые выбрасывают вперёд свои похожие на дубинки когти со скоростью до 23 метров в секунду, чтобы раздробить защитные твёрдые покровы крабов, двустворок и улиток. Даже более серьёзная добыча, такая, как осьминоги и рыбы-клоуны, не может чувствовать себя защищённой от рака-богомола роскошного, и вы бы не стали брать его в руки, если предпочитаете, чтобы все пальцы оставались на месте. Один из самых известных мировых экспертов по ракам-богомолам, Рой Колдуэлл, профессор общей биологии в Калифорнийском университете в Беркли, рассказывает историю о южноафриканском хирурге, который как-то попробовал убрать рака-богомола роскошного из своего домашнего аквариума, но лишь изранил свой палец настолько тяжело, что потребовалась ампутация. А в нескольких аквариумах стёкла были разбиты раком-богомолом роскошным, а именно одной конкретной особью по кличке Тайсон, знаменитой тем, что в 1998 году она пробила насквозь стекло 0,6-сантиметровой толщины в своём аквариуме. Малыш Тайсон был всего лишь 10 сантиметров в длину.

В 2004 году Колдуэлл и его коллеги разжились высокоскоростной камерой стоимостью 60 000 долларов США, способной к съёмке 100 000 кадров в секунду, чтобы исследовать молниеносный удар роскошного рака-богомола. Замедлив движение в 883 раза, команда обнаружила, что у существа имеется странная седловидная пружина внутри сочленения «дубинки». Известный как гиперболический параболоид, этот тип устройства пружины часто используется инженерами и архитекторами для укрепления зданий, но редко наблюдается в природе. Словно механизм в арбалете, она остаётся зафиксированной и сжатой, пока передняя нога рака-богомола находится в поднятом положении, и это позволяет запасать энергию упругого сжатия до момента, когда замок внезапно открывается, а конечность выпрямляется. Пружина придаёт когтю пиковое ускорение, в 10 000 раз превышающее силу тяжести, и силу удара, которая в тысячи раз превосходит вес тела рака-богомола. По сообщению биолога Шейлы Патек из Гарвардского университета, соавтора статьи Колдуэлла в журнале «Nature» в том же году, скорость этого удара намного превышает наиболее точно измеренные движения животных, за исключением движений челюстей муравья Odontomachus bauri из Центральной и Южной Америки.

Патек возглавила команду исследователей, которая измерила скорость, с которой этот муравей сжимает свои жвалы, представляющие собой пару придатков около его рта. Используя высокоскоростную видеосъёмку, исследователи зафиксировали скорость 35-64 метра в секунду – в 2300 раз быстрее, чем моргание глаза – что, как они заявили в статье в «Proceedings of the National Academy of Sciences» в 2006 году, является самой высокой самостоятельно развиваемой скоростью броска хищника в животном мире.

Сейчас Патек исследует движения другого вида рака-богомола и думает, что роскошный рак-богомол может иметь конкурентов в своём собственном семействе. «У каждого вида имеются различные характеристики удара – у одних он быстрее, а у других намного медленнее, – говорит она, – и, хотя мы пока ещё не опубликовали результатов, но обнаружили другой вид рака-богомола, который может быть ещё более впечатляющим, чем роскошный рак-богомол».

Патек и команда Колдуэлла также установили, что удар роскошного рака-богомола был особенно разрушительным из-за процесса, известного как кавитация. Его сверхбыстрый удар снижает давление в воде, окружающей точку воздействия, заставляя её закипать и производить взрывающиеся пузыри. Издавая громкий щёлкающий звук и иногда даже вспышки яркого света, эти пузыри размягчают твёрдые раковины морских улиток и двустворок, взрываясь и облегчая роскошному раку-богомолу взламывание бронированных покровов добычи.

****

Бедный роскошный рак-богомол. Ему, обладателю такого удара, предстоят трудные времена – ведь ему нужно убедить целый океан в том, что он не полный психопат. Однажды вечером он будет сидеть дома, спокойно гладя одежду и глядя какую-то передачу с участием Гордона Рамзи[2], когда у него на пороге появится пара неожиданных гостей.

– Да?

Две морских звезды в полицейской форме попросят разрешения войти, выпьют по чашке его очень дорогого чая и скажут ему, что они оба уже смотрели этот эпизод и знают, насколько известен Гордон Рамзи.

– Да, я знаю. Именно поэтому я и смотрю его.

– В любом случае, – скажут они, – вы являетесь главным подозреваемым в убийстве краба, чьи останки, растёртые в кашу, были обнаружены в мусорном баке за спортзалом сегодня вечером.

– Что? Я не убиваю крабов, я покупаю себе крабовое мясо в супермаркете, все так делают, – скажет им роскошный рак-богомол, но на следующий день он всё равно окажется в суде.

Две морских звезды в полицейской форме устроят ему перекрёстный допрос, потому что в океане нет такой вещи, как адвокаты. (Также в океане нет такой вещи, как система правосудия, поэтому то, что они ухитрились собрать какое-то подобие зала суда в течение 24 часов, подобно маленькому чуду. И я говорю «маленькому» лишь потому, что это могло бы быть похоже на настоящий зал суда, но это ещё не значит, что кто-либо из присутствующих там будет знать, что они намереваются делать.)

– Итак, г-н Рак-богомол Роскошный, можете ли Вы точно сказать суду, что Вы делали вечером 5-го августа?

– Я уже говорил вам! Я гладил, краем глаза смотрел телевизор, делал себе бутерброд… а потом вы двое ввалились ко мне и выпили весь мой чай.

Выглядящая очень скованной равара[3] в парике будет сидеть на скамье, неистово записывая что-то в свой блокнот лишь ради того, чтобы снова вычеркнуть это длинными и безнадёжными росчерками.

– Расскажите нам о том бутерброде, который Вы сделали, г-н Рак-богомол Роскошный.

– В нём были только салат и крабовое мясо.

– Крабовое мясо..? – две морских звезды в полицейской форме повторят это с особым выражением, развернувшись так, чтобы жюри присяжных увидело эквивалент вопросительно поднятой брови у морской звезды.

– Да, я взял его в супермаркете.

– У вас есть алиби, г-н Рак-богомол Роскошный?

– Нет. Я ротоногий рак. Я живу в одиночку.

– Разумеется.

Зал суда наполнится хором беспокойного бормотания, и судья-равара станет ворчать, не обращаясь ни к кому лично, что понятия не имеет, что он делает.

Глава жюри присяжных, угорь, встанет.

– Выйдите вперёд! – скажет один из присяжных.

– Нет, идиот, это же он является подозреваемым! – ответят две сердитых морских звезды в полицейской униформе, сделав движение, которое у морских звёзд является эквивалентом того, что мы называет «схватиться за голову», – Господин Угорь, вы приняли решение?

– Да. Мы думаем, что вы должны будете возместить г-ну Раку-богомолу Роскошному стоимость выпитого чая.

– Что? Мы здесь не подсудимые! Это он!

Но Рак-богомол Роскошный пробьёт дыру в стене здания суда и будет на полпути к железнодорожной станции ещё до того, как две морских звезды в полицейской форме поймут, что же сейчас произошло. Поэтому мы можем оставить свою жалость к нему при себе: он держит всю ситуацию под контролем.

****

Но мало того, что рак-богомол роскошный умеет наносить свой адский удар; он также обладает самыми сложными глазами среди всех животных в мире. Подобно мухам, медоносным пчёлам и собственно богомолам, рак-богомол обладает парой сложных глаз, состоящих из множества различных фасеток. Поверхность глаза состоит из двух полусфер, разделённых полосой посередине, и все три отдела способны рассматривать объект независимо друг от друга. Эта особенность известна как тринокулярное зрение, и оно намного превосходит бинокулярное зрение, которым обладают люди, потому что мы вынуждены использовать оба глаза одновременно, чтобы видеть лучше. Серединная полоса глаза рака-богомола разделена на шесть рядов омматидиев, которые представляют собой структуры, несущие группу светочувствительных клеток, называемых фоторецепторами. Первые четыре ряда омматидиев содержат определённые типы фоторецепторов, которые реагируют на различные длины волн светового излучения, позволяющие раку-богомолу видеть и в инфракрасном и в ультрафиолетовом диапазоне. Специальные фильтры позволяют каждому фоторецептору отвечать на изменение условий освещения в своей области. Пятый и шестой ряды содержат фоторецепторы, которые могут обнаруживать различные плоскости поляризованного света, о чём сказано в опубликованном в 2008 году в «Current Biology» исследовании, которое провёл биолог Ци-Хуэй Чжоу из Мэрилендского университета в США. Неполяризованный свет – это тот вид света, который приходит от Солнца и является видимым для людей; он состоит из электромагнитных волн, которые колеблются перпендикулярно по отношению к направлению, в котором распространяется свет. Если это направление ограничено, например, если неполяризованный свет заставляют пройти через кристалл определённого рода, или если он отразился от поверхности воды, то колебания будут вынуждены происходить одной плоскости по отношению к направлению света. Это вызывает появление особой формы света, называемой линейно поляризованным светом, который для человеческого глаза выглядит просто как яркий свет.

Рак-богомол – это единственное животное, для которого известна способность обнаруживать другой тип поляризации света, называемый круговой поляризацией света (КПС), который возникает под водой, где линейно поляризованный свет рассеивается, когда направляется к поверхности.

Чжоу обнаружил, что три вида рака-богомола обладают панцирями, которые могут отражать световые лучи с КПС, и это заставляет их изменять свой цвет. Он предположил, что функцией этого явления могло быть установление «секретного канала связи», позволяющего занятым брачными играми особям посылать друг другу сексуальные сигналы, но не привлекать внимание хищных кальмаров и осьминогов, которые неспособны воспринимать отражённые лучи.

В середине 2011 года исследователи из Пенсильванского университета в США описали в «Nature Communications», как их исследование зрительных механизмов роскошного рака-богомола помогло изобрести технологию создания двухслойных волновых пластин, которая сможет улучшить CD-, DVD-, Blue-ray- и голографические технологии.

И повсюду, где исследователи работают над улучшением КПС-фильтров, используемых как в обычной, так и в высокотехнологичной медицинской фотографии, они стараются лучше понять, как работают самые невероятные в мире глаза.