какие звуки издает краб

Механизм генерации плазмы раками-щелкунами воспроизвели с помощью 3D-печати

Xin Tang and David Staack / Science Advances, 2019

Раки-щелкуны известны своей способностью издавать с помощью клешни крайне громкий звук, используя кавитационный механизм, во время которого в воде появляются воздушные пузырьки с образующейся в них плазмой. Американские ученые создали 3D-печатный аналог клешни, воспроизводящий этот механизм. Тесты искусственной клешни показали, что ее эффективность создания кавитации выше, чем у некоторых других методов, рассказывают авторы статьи в Science Advances.

Синь Тан (Xin Tang) и Дэвид Штаак (David Staack) из Техасского университета A&M создали модель клешни рака-щелкуна и смогли воспроизвести кавитационный механизм образования плазмы и излучения во время ее сжимания. Авторы создали высокоточную масштабную модель клешни рака с помощью рентгеновской микротомографии, а затем распечатали на 3D-принтере две пластиковые части, аналогичные половинам клешни, но увеличенные в размере в пять раз. Авторы создали установку, в которой к этим частям присоединена скручивающая металлическая пружина, выступающая в качестве аналога мышц у рака-щелкуна. Установка оснащена спусковым механизмом, позволяющим освободить пружину и сжать клешню.

Строение большой клешни рака-щелкуна

Xin Tang and David Staack / Science Advances, 2019

Схема модели клешни

Xin Tang and David Staack / Science Advances, 2019

Ученые попробовали обнаружить свечение во время схлопывания кавитационной полости. Измерения с помощью ПЗС-матрицы и фотоэлектронного умножителя позволили зарегистрировать слабоинтенсивный сигнал длительностью около 13–14 наносекунд, возникающий во время первого схлопывания кавитационного пузырька. Наконец, расчеты показали, что эффективность преобразования энергии пружины в потенциальную энергию кавитации составляет около 36 процентов, что выше, чем, к примеру, у лазерной кавитации. Авторы работы считают, что более пристальное изучение механизма и усовершенствование конструкции может позволить создать эффективное устройство для генерации плазмы для некоторых применений.

Непропорционально большой клешней также известны самцы манящего краба (Uca mjoebergi). Они используют ее для охоты, а также для привлечения самок во время брачного ритуала, при котором они помахивают клешней. В прошлом году австралийские ученые так же использовали искусственную модель клешни и выяснили, что самки предпочитают самцов, способных быстро двигать клешней, а также ускорять темп движений.

Источник

Призрачный краб издаёт громкие звуки своим желудком

Новое исследование показало, что атлантические призрачные крабы могут издавать громкие звуки не только своими клешнями, но и пищеварительной системой.

Учёным давно известно, что призрачные крабы (Ocypode quadrata) с пляжей Атлантического побережья США могут издавать характерный стрёкот, потирая свои клешни. Подобная стридуляция часто становится ответом на угрозу — от хищника или другого краба. Считается, что стрёкот является как предупреждением (как погремушка гремучей змеи), так и демонстрацией размеров и силы краба. Теперь исследователи обнаружили, что крабы могут издавать похожий шум, используя другие части тела.

Учёные установили ряд микрофонов вокруг резервуаров с призрачными крабами и провоцировали животных с помощью палочек, других крабов или игрушек с дистанционным управлением, похожих на пауков. Виброчувствительный лазер в сочетании с рентгеновской визуализацией позволил команде определить незаметный шум, исходящий из небольшого органа, который крабы используют для измельчения пищи в передней кишке («желудочная мельница»). Потирая зазубренные края гребня через другую структуру, называемую «средним зубом», животные способны издавать звук, похожий на стридуляцию. Частота звука (около 2 кГц) слышна многим врагам краба (птицы и еноты), а также другим крабам и людям. Использование «желудочной мельницы» освобождает клешни призрачного краба для борьбы и даже позволяет животным общаться во время драки и демонстрировать свой размер, чтобы запугать соперника.

Источник

Креветка-щелкун стреляет плазмой

На КДПВ креветка-щелкун. Распространённый рачок, реальные способности которого больше подходят для сверхъестественной твари:

Креветка-щелкун

Варианты русскоязычных названий семейства Alpheidae: раки-щелкуны, креветки-щелкуны, креветки-пистолеты, щелкающие креветки.

Креветок-щелкунов больше тысячи видов, внешне они могут немного различаться, но у всех есть общая черта: ассиметричная клешня, которой они издают громкий щелкающий звук.

Ареал обитания — примерно везде, хотя большинство видов предпочитает тропические и умеренные прибрежные и морские воды:

Щелкающие креветки издают такой громкий треск, что мешают акустической передаче под водой.

Супер-сила креветки

До 2000 года ученые считали, что громкий звук возникает от удара двух половинок клешни друг о друга. Но потом доказали, что в громком звуке замешана гидродинамика.

Креветка может сомкнуть клешню очень быстро: кончик подвижной части ее клешни движется со скоростью 20 м/с. Вода, находящаяся между половинками клешни, выдавливается и образует водную струю со скоростью 30 м/с, или 100 км/ч. Скорость водяной струи настолько высока, что мы получаем падение давления ниже давления водяного пара, что приводит к кавитации.

Кавитация

Кавитация возникает, когда скорость воды очень высока, и в этом случае давление значительно падает из-за принципа Бернулли. Давление падает даже ниже давления водяного пара, и вода будет испаряться, т.е. закипать, при температуре окружающей среды. Из-за низкого давления образующийся паровой пузырь вырастет примерно до 1 см. Но когда давление снова повысится, этот пузырь схлопнется, высвободив энергию.

Ученые записали на гидрофон и сняли креветок на высокоскоростную видеокамеру, которая записывает 40 000 кадров в секунду, т.е. каждые 25 микросекунд камера делает снимок. Только при такой скорости записи стало возможно рассмотреть закрытие когтя, рост пузыря и схлопывание пузыря.

Камеру настроили так, что щелчок — стал триггером для срабатывания камеры, но при этом камера все равно писала кадры до триггера. Все эти танцы с бубном, чтобы в супер-слоумо заснять, что произошло в промежутке сразу после закрытия когтя.

Кавитационная эрозия в двигательных установках судов — серьезная проблема. Когда вода обтекает гребной винт корабля с большой скоростью, создается разрежение, и возникающие кавитационные пузыри повреждают гребной винт корабля. Большие металлические лопасти повреждаются из-за схлопывания пузырьков, образующихся вокруг пропеллера.

Дельфины не могут плавать со скоростью более 15 м/с их «кавитация» за бочок кусает. А тунцы могут, у них болевых рецепторов на плавниках нет, им все равно на повреждения тушки.

В этой статье прям подробно и с терминами описывают предположительную физику всего процесса.

По сути, клешня креветки-щелкуна — это механизм, который работает по принципу «молот бьет по наковальне».

(a ) Щелкающие компоненты клешней креветки: d соответствует дактилю, p — поршню и s — гнезду.
( б ) закрытая клешня; виден канал, через который выходит поток.
( c ) Визуализация упрощенной геометрии когтя, используемой в исследовании выше.

Фото ниже — покушение на бедного краба.

Высокоскоростные видеозаписи

Кавитационный пузырь креветки-щелкуна — дерзкий, как пуля резкий. Ладно, не как пуля. В 4 раза медленнее, чем пуля выходит из пистолета ТТ. Но всё же, невооруженным глазом фиг что рассмотришь. Вот подборка слоумо-гифок и ссылок на видео, где что-то можно разглядеть.

Кадры из исследования 2000 года:

Высокоскоростная съемка креветок (40 500 кадров в секунду) на виде сверху.
150 x 150 пикселей, 24 бита, 110 кадров, 10 000 кадров/cек, 662 КБ/сек,
время экспозиции без сжатия 25 мкс.

Высокоскоростная съемка креветок (13 500 кадров в секунду) при виде сбоку.
128 x 128 пикселей, 24 бита, 75 кадров, 10 000 кадров/cек, 480 КБ/сек, без сжатия.
Время выдержки 75 мкс.

Высокоскоростная съемка креветок (2000 кадров в секунду) спереди.
512 x 144 пикселей, 8 бит, 101 кадр, 10.000 кадров / сек, 720 КБ / сек,
время экспозиции без сжатия 25 мкс.

Высокоскоростная съемка креветок (2000 кадров в секунду) спереди.
512 x 144 пикселей, 8 бит, 101 кадр, 10.000 кадров / сек, 720 КБ /сек, время экспозиции без сжатия 25 мкс.

Кстати, ультовать кавитацией при охоте могут не только креветки-щелкуны. У креветки-богомола есть пара молоткообразных хищных придатка, которыми она лупит добычу.

Ученые думают, что кавитация у креветок-богомолов скорее баг, чем фича. Кавитационные пузыри калечат хищные придатки — со временем поверхность придатков покрывается ямками и углублениями. Креветки-богомолы линяют чаще котиков, так что борются с побочкой, обновляя панцирь.

У креветок-богомолов столько фишек интересных, что я уже хочу отдельно про них написать. А пока просто посмотрите какие они красивые:

Креветочная люминесценция

В ходе другого эксперимента, выяснили, что кавитационные пузыри креветок еще и светятся.

Ученые увидели короткую интенсивную вспышку света при схлопывании пузыря. Из-за сходства с сонолюминесценцией это явление назвали «shrimpoluminescence», что-то вроде «креветколюминисценция».

Длительность вспышки менее 10 нс. Общее количество фотонов, испускаемых изнутри горячего пузыря, составляет до 5 × 10 4 фотонов, что обычно на один-два порядка меньше, чем сонолюминесценция от одного схлопывающегося пузыря. Поэтому свечение креветок не может быть обнаружено невооруженным глазом.

Излучение света при схлопывании пузыря может не иметь биологического значения, возможно это просто побочка коллапса пузыря.

Более того, в 2019 году чуваки заморочились, купили на e-Bay креветку-щелкуна, собрали ее панцири после линьки, напечатали на 3D-принтере аналог клешни, только в 5 раз больше и добыли с помощью него плазму. Теперь думают, как эту бандуру применять, предлагают продукты дезинфицировать. Вот ссылочка на статью про исследование.

Сотрудничество

Креветки-щелкуны «дружат» с рыбами-бычками.

Зрение у рыбки лучше, чем у креветки. Так что креветка делает всю грязную работу, вроде рытья норки или охоты на добычу, а рыба-бычок палит за обстановкой.

Креветка-щелкун держится своими антенками за хвост рыбы-бычка. Если рыба-бычок видит опасность, она дергает хвостом и оба чувака прячутся в норке. Но такая тема есть не у всех креветок-щелкунов и не у всех рыб-бычков, у которых больше двух тысяч видов.

Некоторые креветки-щелкуны живут колониями, как муравьи.

Недоразумение в ВМФ США

Во время Второй мировой войны треск креветок-щелкунов начал мешать работе гидролокатора, который военные США использовали для обнаружения подводных лодок противника.

ВМФ нужно было знать, откуда исходит шум, поэтому они обратились к исследователям из отдела военных исследований Калифорнийского университета, которые обнаружили его источник: многочисленные сообщества крошечных креветок-щелкунов, населяющие коралловые рифы.

Военно-морской флот даже записал звуки креветок-щелкунов в учебный протокол, чтобы операторы гидролокаторов научились распознавать креветок, когда они их слышали.

В природе, шум кораллового рифа обычно индикатор его здоровья. Активная охота = сбалансированная экосистема.

Креветка-щелкун в культуре

Рок-музыка

Профессор биологии Университета Сиэтла Кристин Халтгрен и ее коллеги из Великобритании назвали свою находку Synalpheus pinkfloydi в честь своей любимой рок-группы Pink Floyd. Вот этот красавчик:

Даже в культуру эту креветку встроили. Если бы Synalpheus pinkfloydi украсил обложку альбома Pink Floyd 1977 года «Animals», а не знаменитая надувная свинья. (Изображение Криса Джарвиса).

Супергероика

Netflix подсветили креветку-щелкуна через персонажа Джейми Фокса в фильме «Project Power», в эпизоде, где чувак уничтожает противников каплями дождя. Понятно, что вопрос о возможности провернуть все нарисованные спецэффекты не стоит, как минимум из-за масштаба. Но Netflix распиарили креветку-щелкуна, зрители после выхода фильма активно гуглили запрос «pistol shrimp».

Аниме

Смесь краба и черепахи с клешнями как у рака щелкуна — черекраб. Его выдумали 3 школьницы из аниме «Руки прочь от киноклуба» для своей короткометражки:

Сверхъестественная сила черекраба основана на реальных способностях креветки-щелкуна.

Скины

А вот просто несколько фоток креветок-щелкунов:

Источник

Вы будете удивлены, узнав, какое существо создает самый сильный шум в океане

Оказывается, самое шумное существо в океане – это креветка! Невероятно, но эти малыши могут творить такие вещи… Например, они собираются в большую стаю и своим шумом «ослепляют» акустиков на подводных лодках: сквозь креветочную массу специалист ничего не услышит, как бы ни старался.

Уровень шума от креветок может достигать 246 децибел – это просчитали ученые. Данный показатель приравнивается к 160 децибелам на суше: звук креветок мог бы перерыть шум реактивного самолета. Более того, звуковая волна от морских обитателей настолько резкая, что может оставлять вмятины на гребных винтах кораблей.

Как же столь маленькие креветки могут издавать такие шумы? Секрет кроется в их щелкающей клешне. Многие ракообразные используют эту свою особенность для охоты, отпугивания врагов или брачных игр.

Когда клешня морского обитателя хлопает – образуется мощная струя воды, скорость которой достигает 100 метров в час. Если в это время рядом оказалась мелкая рыбка – она будет убита. Щелчки клешней креветок могут оглушать добычу на расстоянии двух метров. Также звуковая волна такой силы способна пробить стекло.

Есть также в мире ракообразных довольно редкое явление, именуемое «звуколюминесценцией»: после того, как струя воды от хлопка клешни замедлится, давление придет в норму. При этом образовавшиеся пузырьки будут разрываться и производить тепло, свет и громкий звук: температура может приблизиться к температуре на Солнце.

Посмотрите еще эти видео про ракообразных: вы будете поражены, насколько разнообразна и богата на выдумки природа.

Источник

Рыбы-жабы могут издавать громкие звуки, но рискуют исчезнуть из-за людей

Люди производят очень много шума — в основном источником является наземная, водная и воздушная техника. В феврале 2021 года ученые объявили, что больше всего неприятностей шумовое загрязнение приносит обитателям морей и океанов. Кому-то будет сложно в это поверить, но некоторые млекопитающие могут даже получить от звуковых волн физические травмы. Ученым также известно, что разного рода шумы мешают животным спасаться от хищников и добывать пищу. Недавно ученые из Португалии решили проверить, способны ли звуки кораблей и другой водной техники каким-то образом повлиять на способность животных размножаться. Для этого они провели два эксперимента с рыбами-жабами — одних из самых странных на вид живых созданий. Давайте разберемся, в чем состояла суть эксперимента и к каким выводам пришли ученые?

Мир полон удивительными созданиями. На фотографии — рыба-жаба

Кто такие рыбы-жабы?

Выглядит жутко, не так ли?

Еще одной особенностью рыб-жаб является их умение петь (оказывается, не все рыбы молчат!). Этой способностью обладают самцы — издавая скрежет и гул, они привлекают внимание самок. Громкость привлекательного пения иногда может достигать уровня 100 децибел, что сравнимо с шумом поезда. В теории, если во время издавания скрежета и гула быть рядом с лягушками, в ушах могут возникнуть неприятные ощущения из-за предельно допустимой громкости. Одним словом, рыбы-жабы являются очень громкими существами. Но способны ли они «перекричать» корабли и другой водный транспорт?

Самая необычная поющая рыба

Чтобы найти ответ на указанный выше вопрос, ученые из Лиссабонского университета провели два эксперимента. Им уже заранее было известно, что эти создания слышат пение своих сородичей на расстоянии от 6 до 13 метров. В рамках первого испытания они взяли 37 необычных рыб и ввели им инъекцию вещества для расслабления мышц, чтобы они не плавали и строго соблюдали между собой дистанцию. На дне аквариума от подопытных рыб был поставлен динамик на расстоянии от 0,1 до 15 метров. Через него ученые воспроизводили звуки других жаб-рыб, совмещенное с шумом рыбацкой лодки. Оказалось, что шум мотора действительно заглушают голоса рыб — это значит, что из-за антропогенного шума самки могут не найти самцов и их популяция рискует сократится.

Отличное видео про рыб-жаб. Выглядят действительно удивительно

Антропогенными факторами называются явления, связанные с человеком и его деятельностью. Например, из-за них воздух сильно загрязняется, а леса теряют свои площади из-за вырубки.

В рамках второго эксперимента ученые решили выяснить, меняется ли стиль пения рыб из-за окружающего шума. Для этого они поместили на реке две искусственные гнездовья на расстоянии 2 метров. Каждое из них было оснащено микрофоном, а между ними расположился динамик с шумом водного транспорта. Оказалось, что в тихих условиях рыбы-жабы издавали звуки попеременно — судя по всему, это увеличивает шансы на спаривание. Но когда из динамиков начал издаваться шум, их пение стало беспорядочным.

Рыба жаба в полную длину

В конечном итоге ученые сделали вывод, что да — шумовое загрязнение способно сократить популяцию животных. По крайней мере, это заявление актуально в случае рыб-жаб, а экспериментов с другими водными организмами не проведено. Впрочем, в них и нет особой надобности, потому что с шумом кораблей и моторных лодок нужно что-то делать. Но как от него можно избавиться? Свои варианты пишите в комментариях или в нашем Telegram-чате.

Ссылки на интересные статьи, смешные мемы и много другой интересной информации можно найти на нашем телеграм-канале. Подпишитесь!

Напоследок хочу напомнить, что необычных на вид рыб на нашей планете очень много. Чего только стоили представители вида Sympterichthys unipennis, у которых на голове был «панковский» ирокез. Почему я пишу о них в прошлом времени? А все потому, что недавно этот вид был официально признан полностью вымершим.

Источник