Молодые креветки-щелкуны разгоняют клешни в воде как пуля

Взрослые креветки-щелкуны (Alpheus heterochaelis) оглушают добычу и врагов с помощью "выстрела" из специальной клешни. Она выстреливает высокоскоростную струю воды, которая разрывает её, создавая заполненный паром пузырь (кавитационный пузырь). Его схлопывание порождает ударную волну, резкий звук и вспышку света.

Взрослые креветки смыкают клешни со скоростью до 30 м/с, а весь процесс занимает менее миллисекунды. Учёные решили выяснить, когда в процессе роста у этих ракообразных появляется способность создавать разрывающую воду струю.

Джейкоб Харрисон из Университета Дьюка вырастил молодь креветок и обнаружил, что их клешни способны разгоняться в воде с ускорением пули из ружья — в 20 раз быстрее, чем у взрослых особей. Результаты опубликованы в Journal of Experimental Biology.

Исследователь вырастил молодь от четырёх самок, собранных у побережья Северной Каролины, США. Примерно в месячном возрасте креветки начали щёлкать клешнями. Харрисон снимал этот процесс под микроскопом на скорости 300 000 кадров в секунду, проанализировав в итоге 125 манёвров.

Ключевые открытия:

• Даже самые маленькие креветки (длина клешни ~1 мм, масса ~0.03 мг) иногда могли создавать кавитационный пузырь.
• Ускорение верхней клешни при смыкании достигало 580 000 м/с² — как у пули и в ~20 раз больше, чем у взрослых креветок.
• Скорость вращения клешни превышала 1 500 000 град/с (250 000 об/мин).
• Это самое быстрое зарегистрированное ускорение для повторяемого подводного движения. Челюсти муравья-дракулы в воздухе и стрекательные клетки медуз в воде ускоряются быстрее, но они разрушаются при срабатывании.
• Мощность, необходимая для такого "выстрела", составила ~65 000 000 Вт/кг мышцы. Это намного превышает 1200 Вт/кг у самой мощной летательной мышцы птиц. Подобную взрывную струю может создать только механизм, накапливающий и мгновенно высвобождающий энергию.

Таким образом, способность создавать кавитационный пузырь появляется у креветок-щелкунов чуть более чем через месяц после вылупления, причём с ускорением, значительно превышающим родительское. Харрисон предполагает, что молодые особи могут "тренироваться", совершая несколько "холостых" щелчков, прежде чем научатся стабильно создавать баллистические кавитирующие струи.