У муравей есть зубы

Ученые раскрыли секрет прочности муравьиных зубов

Муравьи и еще некоторые насекомые обладают острыми и сильными зубами. Соответствующие данные были получены в результате изучения снимков.

Исследователи использовали ионный микроскоп и выяснили, что зубы муравьев представляют собой смесь белков и цинка. Причем металла весьма много — он составляет примерно десятую часть всей массы муравьиных зубов, сообщает Science Daily.

«У муравьев есть зубы, это может подтвердить любой, кто хоть раз наступал на муравейник. Эти специализированные структуры, технически называемые «нижнечелюстные зубы», прикреплены за пределами их ротовой полости. Зубы состоят из материала, который плотно связывает отдельные атомы цинка«, — отмечают исследователи.

Причем зубы оказались весьма функциональными. Они позволяют маленьким муравьям использовать 60% от силы, которую им пришлось бы задействовать, если бы их зубы по составу были аналогичны человеческим.

Однако все вопросы на этом не решены. Ученые пока не могут понять, как цинк «затвердевает» в телах насекомых. Для этого потребуется проводить новое исследование.

Ранее американские ученые установили, что муравьи являются не такими трудолюбивыми, как человечество привыкло считать. Энтомологи Анна Дорхаус и Даниэль Шаброно пришли к выводу, что эти насекомые любят лениться.

Исследователи в течение двух лет наблюдали за поведением муравьев и тем, какие отношения складывались в коллективах насекомых из разных колоний.

Удалось установить, что трудолюбивыми были лишь 2,5% насекомых. Подавляющее большинство (70%) трудилось лишь в редких случаях. Каждый четвертый муравей либо не работал, либо изображал бурную деятельность.

Источник

Откуда у муравьев такие острые зубы? Снимки в атомном масштабе дали ответ

Вы когда-нибудь задумывались, как крошечные существа могут так легко разрезать что-либо, колоть или жалить? Именно этим вопросом задались исследователи из Университета Орегона и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) Министерства энергетики США. Они нашли ответ, наблюдая за муравьями.

У муравьев есть зубы, и это может подтвердить любой, кто хоть раз наступал на муравейник. Просто эти зубы не слишком-то напоминают наши: специализированные структуры, выполняющие роль зубов у муравье, находятся за пределами их рта и зовутся «нижнечелюстными зубами» (потому что прикреплены они, как можно догадаться, к нижней челюсти).

Ученые выяснили, что эти зубы представляют собой однородную смесь белков и цинка. При этом отдельные атомы цинка прикреплены примерно к четверти аминокислотных единиц, составляющих белки, которые и образуют зубы.

Команда биофизиков разработала методы измерения твердости, эластичности, энергии разрушения, сопротивления истиранию и ударопрочности в миниатюрном масштабе, чтобы оценить свойства зубов членистоногих. Они использовали сфокусированный ионный микроскоп, чтобы получить образец крошечного кончика зуба муравья, а затем визуализировали его с помощью атомно-зондовой томографии. Это позволило команде определить, как именно отдельные атомы расположены в зубе муравья.

Используя эту технику, ученые впервые зафиксировали наноразмерное распределение атомов цинка в зубе муравья.

Ученые выяснили, что такие биоматериалы позволяют животным использовать 60 процентов и даже меньше от той силы, которую им пришлось бы прикладывать, если бы их «инструменты» были сделаны из того же материала, что и человеческие зубы.

Неудивительно, что материалы, из которых получаются настолько острые челюсти, эволюционировали именно у мелких животных. И клещу, и волку нужно прокусить кожу лося, но у волка мускулы намного сильнее. А вот клещ может компенсировать слабость своих крошечных мышц, используя более острые зубы, которые фокусируют силу на меньших участках.

С эволюционной точки зрения такой состав зубов позволяет мелким животным потреблять более жесткую пищу. А экономия энергии за счет использования меньшего усилия важна для всех. Эти преимущества могут объяснить широкое использование биоматериалов из тяжелых металлов вроде цинка и марганца в природе. Их можно найти у большинства муравьев, многих других насекомых, пауков и паукообразных, морских червей, ракообразных и многие других видов небольших организмов.

Хотя исследователи прояснили преимущества биоматериалов с «тяжелыми» элементами, мы до сих пор не знаем точно, как цинк и марганец затвердевают и защищают зубы животных.

«Одна из возможностей состоит в том, что небольшая часть цинка, например, образует мосты между белками, и эти поперечные связи делают материал более жестким, как поперечные балки укрепляют здание. Мы также думаем, что, когда клык ударяется о что-то твердое, эти цинковые поперечные связи могут сначала сломаться, поглощая энергию, чтобы сам клык не раскололся.

Мы предполагаем, что изобилие дополнительного цинка является готовым запасом для заживления зубов», – пишут исследователи.

Возможность самовосстановления таких челюстей делает их еще более интересными, и следующий шаг команды – проверить эту гипотезу. Ученые надеются, что самовосстановление или другие свойства биоматериалов с тяжелыми металлами могут привести к созданию улучшенных материалов для медицинских инструментов и других небольших устройств.

Почитайте о муравьях – обладателях самых быстрых челюстей на планете.

Зачем России нужен Северный морской путь

Сайгаки: ликбез о степных антилопах

Мы пойдем на Север: экотуризм в нацпарке «Онежское Поморье»

Источник

Почему у муравьедов и панголинов «зубы» в желудке?

Не обязательно гонять шайбу на льду 24/7, чтобы остаться без зубов. Иногда природа играет с тобой злую шутку, и ты рождаешься без них изначально. Например, как милейшее создание на земле — панголин . Но не переживайте, жевать ему есть чем. Ведь его зубы находятся в желудке !

Скажем честно, панголин не единственный, кого природа обделила лучезарной улыбкой. Муравьедов постигла та же участь. Более того, рот у них настолько маленький, что они его даже толком раскрыть не могут . Единственный орган во рту, который работает исправно — язык . У панголина он может достигать до 28 сантиметров , а у муравьеда до 60 !

И те, и те питаются насекомыми , поэтому муравьедам и панголинам в пасти зубы не нужны. Но не потому, что насекомых не нужно жевать. Просто пока ты прожуёшь одного муравья — остальные уже свалят. Поэтому животины слизывают всех насекомых, которые попались ему на глаза, залпом.

Итак, порция сочных муравьёв оказалась в животе, что же дальше? А дальше начинается жесть, ведь муравьеды и панголины обзавелись зубами в желудке ! Зубы эти, конечно, мало похожи на наши, их роль выполняют жёсткие пластины . Но функция у них та же — перемалывание пищи.

Благодаря активным стенкам желудка, пластинки трутся друг о друга, перетирая насекомых. Панголины и муравьеды буквально жуют своими животом. Если бабочек, а, точнее, муравьёв в животе слишком много, животины пожирают мелкие камушки . Благодаря мышечным сокращениям камни перетирают муравьёв, словно жернова, способствуя пищеварению.

Жаль, что таких зубов нет у нас. Тогда бы твоей бабуле не понадобилась вставная челюсть, а тебе не пришлось бы жаться в стоматологическом кресле от ужаса.

У нас каждый день выходит 2 крутые статьи про животный мир. Без перерыва. Подписывайся, ставь лайк, и каждый день под рукой будет качественное приятное чтение.

В комментариях свободное общение и вопросы автору.

Источник

p_i_f

ДЛЯ ВСЕХ И ОБО ВСЕМ

Они хоть и маленькие, но очень сложные существа. Муравьи способны создать сложные дома с туалетом для себя, использовать лекарства для борьбы с инфекцией, а также учить друг друга новым навыкам.

Вот 15 очень интересных и удивительных фактов про этих насекомых:

1. Муравьи не всегда трудолюбивы.

Несмотря на свою репутацию преданных рабочих, не все муравьи в семье тягают груз, превышающий свой собственный вес.

В одном исследовании одного муравейника в Северной Америке, ученные следили за муравьями из рода Temnothorax. Они обнаружили, что почти четверть муравьев вели себя довольно пассивно за весь период исследования. Пока ученные не могут сказать, почему некоторые муравьи бездействуют.

2. Муравью с удовольствием едят фаст фуд.

В 2014-м году ученные оставили на тротуаре Нью-Йорка хот-доги, картофельные чипсы и другие продукты из фаст фуда, чтобы понаблюдать, сколько человеческой еды муравьи захотят съесть.

Спустя сутки они вернулись на место и взвесили оставшуюся еду, чтобы понять, сколько съели муравьи. Они посчитали, что за год муравьи (и другие насекомые) съедают почти 1 000 кг выброшенной еды.

3. Иногда муравьи выращивают личинок бабочек. Голубянка и мирмик.

Голубянка алькон, дневная бабочка из семейства голубянок, иногда обманывает мирмиков — род мелких земляных муравьев — чтобы те выращивали за них детенышей.

Муравьи порой путают запах личинки гусеницы с запахом своего муравейника, считая, что личинка является частью их семьи. Они забирают личинку с собой в муравейник, снабжают ее нужной пищей и охраняют ее для чужеродных видов.

4. Муравьи делают туалеты в своих муравейниках.

Муравьи не просто ходят туда-сюда. Некоторые справляют нужду вне муравейника в кучу, называемую мусорной ямой.

Другие, как обнаружили недавно ученые, облегчаются в специальных местах внутри своего дома.

Как пример можно взять черных садовых муравьев, которые, несмотря на то, что оставляют мусор и мертвых насекомых вне муравейника, держат свои отходы жизнедеятельности в углах своих домов — месте, которое похоже на маленькую уборную.

5. Муравьи принимают лекарства, когда болеют.

В недавнем исследовании ученые обнаружили, что, когда муравьи сталкиваются со смертельным грибком, они начинают употреблять пищу богатую свободными радикалами, которая помогает бороться с инфекцией.

6. Муравьи могут напасть на добычу во множество раз больше и тяжелее их самих.

Кусачие муравьи из рода Leptogenys, подсемейства Понерины, в основном питаются многоножками, которые во много раз превышают размер самих муравьев. Нужно около дюжины этих насекомых, чтобы сразить многоножку, а сам процесс нападения довольно интересно наблюдать.

Муравьи нападают на многоножку (видео)

7. Муравьи могут чувствовать неуверенность в себе.

Исследование черных садовых муравьев, проведенное в 2015-м году, показало, что муравьи могут понимать, что они чего-то не знают.

Когда ученые поставили муравьев в непредсказуемую ситуацию, вероятность, что насекомые оставят феромонный след для своих сородичей, чтобы те пошли за ними, существенно снижалась.

По словам ученых это означает, что насекомые понимают, что они не уверены, в правильном ли направлении идут.

8. Почему муравьи ходят по воде?

Вы замечали, что во время дождя муравьи не тонут? Они настолько легкие, что даже не могут разорвать поверхностное натяжение воды. Муравьи просто ходят по ней.

9. У муравьев самые быстрые рефлексы во всем животном королевстве.

Муравьи рода Odontomachus («сражающийся зубами») являются хищниками и обитают в Южной и Центральной Америке. Они могут захлопнуть свою челюсть со скоростью 233 км/час.

10. У самцов муравьев нет отца.

Самцы появляются из неоплодотворенных яиц и имеют только один набор хромосом, который они получают от своей матери. Самки муравьев, с другой стороны, появляются из оплодотворенных яиц и имеют два набора хромосом: один от матери, другой от отца.

11. Муравьи считают свои шаги.

В ветряных пустынных просторах муравьи после поиска пищи идут домой, считая свои шаги, чтобы вернутся обратно в муравейник.

В 2006-м году было проведено исследование, которое доказало, что муравьи делают одинаковые шаги, даже если им удлинить или укоротить ноги.

12. Муравьи побывали в космосе.

В 2014-м году группа муравьев прибыла на Международную космическую станцию для исследования того, как насекомые ведут себя в условиях микрогравитации. Несмотря на непривычную окружающую обстановку, муравьи продолжали работать вместе, исследуя свою территорию.

13. Муравья — единственные нечеловекообразные животные, способные учить.

В исследовании 2006-го года, ученные обнаружили, что мелкие муравьи из вида Temnothorax albipennis ведут других муравьев своего вида к еде, тем самым показывая им путь, чтобы те запомнили. По словам ученых, это первый случай, когда одно нечеловекообразнее животное обучает другого.

14. Муравьи могут играть роль пестицидов.

Ученые провели детальный обзор более 70-ти исследований, в которых анализировалась возможность использования муравьев-портных для защиты сельхозугодий. Они обнаружили, что эти насекомые отгоняют вредителей от цитрусовых и других плодовых культур.

Муравьи-портные живут в гнездах, которые строят в деревьях. Исследование показало, что сады с деревьями, в которых живут муравьи-портные, имели меньше повреждений, что в свою очередь приводило к богатым урожаям.

15. Муравьи могут клонировать друг друга.

Муравьи-амазонки размножаются с помощью клонирования. В колонии муравьев нет самцов, и ученые так и не нашли их, но вместо этого они обнаружили, что вся колония этих муравьев состоит из клонов королевы.

Источник

Как зубы муравья режут как скальпель

Снимки в масштабе атомов показывают, что крошечные животные используют цинк для заточки своих зубов и жал, — пишет eurekalert.org со ссылкой на Nature Journal Scientific Reports.

Вы когда-нибудь задумывались, как крошечные существа могут так легко разрезать, колоть или ужалить? Новое исследование показывает, что муравьи, черви, пауки и другие крошечные существа имеют встроенный набор инструментов, которому позавидовал бы любой плотник или хирург.

Недавнее исследование впервые показывает, как отдельные атомы цинка расположены таким образом, чтобы максимально повысить эффективность резки и сохранить остроту этих изящно сконструированных крошечных инструментов у насекомых. Сотрудничество между исследовательской группой из Университета Орегона и Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией (PNNL) Министерства энергетики США (DOE) выявило природное решение, позволяющее крошечным существам относительно легко резать и колоть.

Рассмотрим зуб муравья. Да, у муравьев есть зубы, это может подтвердить любой, кто хоть раз наступал на муравейник. Эти специализированные структуры, технически называемые «нижнечелюстные зубы», потому что они прикреплены за пределами их рта, состоят из сети материала, которая прочно связывает отдельные атомы цинка. Общий эффект — нижняя челюсть, которая содержит цинк более 8 процентов веса зуба.

Такие специализированные инструменты для создания существ на протяжении десятилетий привлекали внимание доцента Университета Орегона Роберта Шофилда, который руководил этим исследованием. Его команда биофизиков разработала методы измерения твердости, эластичности, энергии разрушения, сопротивления истиранию и ударопрочности в миниатюрном масштабе.

Но на самом деле они не могли видеть структуру материалов, из которых состоят зубы муравьев и другие микроскопические орудия труда животных, особенно в атомном масштабе. Именно здесь на сцену вышли материаловед из PNNL Арун Деварадж и докторант Сяоюэ Ван. Деварадж является экспертом в использовании специальной микроскопической техники, называемой атомно-зондовой томографией. Он использовал сфокусированный ионно-лучевой микроскоп, чтобы взять образец крошечной иглы с кончика зуба муравья, а затем визуализировал этот образец иглы с помощью атомно-зондовой томографии, что позволило команде определить, как отдельные атомы расположены рядом с кончиком зуба муравья.

Используя эту технику, Деварадж и Ван впервые зафиксировали наноразмерное распределение атомов цинка в зубе муравья.

«Мы могли видеть, что цинк равномерно распределен в зубе, что было неожиданностью, — сказал Деварадж. — Мы ожидали, что цинк будет сгруппирован в нано-конкреции».

Исследовательская группа подсчитала, что, поскольку эти биоматериалы могут быть более острыми, они позволяют животным использовать 60 процентов или даже меньше силы, которую им пришлось бы использовать, если бы их инструменты были сделаны из материалов, аналогичных тем, которые встречаются в человеческих зубах. Поскольку требуется меньшая сила, их меньшие мышцы тратят меньше энергии. Эти преимущества могут объяснить, почему каждый паук, муравей, другие насекомые, черви, ракообразные и многие другие группы организмов имеют эти специализированные инструменты.

«Инженеры также могут извлечь уроки из этого биологического трюка, — сказал Шофилд. — Например, твердость зубов муравьев увеличивается от твердости пластика до твердости алюминия при добавлении цинка. Хотя существуют гораздо более твердые инженерные материалы, они часто более хрупкие».

«Изучение природы — это один из способов понять, что делает материалы более прочными и устойчивыми к повреждениям, — добавил Деварадж. В настоящее время он использует премию Министерства энергетики США за раннюю карьеру для изучения в атомном масштабе принципов, которые делают некоторые материалы прочными и устойчивыми к повреждениям. -Изучая микроструктуру стали также в атомарном масштабе, мы можем лучше понять, как изменение состава материалов меняет их стойкость к повреждениям, в частности стойкость к коррозии под напряжением и поведение с течением времени, — сказал он. — Это особенно важно при проектировании таких конструкций, как атомные электростанции, которые должны выдерживать старение в течение многих десятилетий».

Исследование было проведено при поддержке Национального научного фонда исследовательского центра усовершенствованных характеристик материалов при Университете штата Орегон. Часть работы была проведена в Лаборатории молекулярных наук об окружающей среде (EMSL), пользовательском центре Управления науки Министерства энергетики США в PNNL в Ричленде, штат Вашингтон.

Источник