Когда дело доходит до быстрого розыгрыша, немногие существа превосходят взрослых щелкающих креветок (Alpheus heterochaelis). Они оглушают проплывающую мимо рыбу и врагов простым щелчком подпружиненной клешни, которая выбрасывает высокоскоростную струю, разрывающую воду, образуя заполненный паром пузырь (кавитационный пузырь), который затем взрывается, вызывая катастрофический удар. волна — в комплекте с резким хлопком и мельчайшей вспышкой света — чтобы вывести противника из строя.

«Мы не можем увидеть пузырь невооруженным глазом, это происходит слишком быстро, но мы можем услышать, когда пузырь схлопывается», — говорит Джейкоб Харрисон из Технологического института Джорджии, США. Клешни взрослой креветки сталкиваются друг с другом на молниеносной скорости — до 30 мс.⁻¹ и весь процесс завершается менее чем за миллисекунду. Но на каком этапе своего роста у щелкающих креветок появляются волосяные когти, когда они способны извергать струю, способную разрывать воду на части, и как их производительность сравнивается с производительностью их родителей?

Будучи аспирантом в лаборатории Университета Дьюка Шейлы Патек, Харрисон стал суррогатным родителем группы развивающихся креветок и обнаружил, что молодые креветки способны ускорять свои верхние клешни в воде так же быстро, как пуля из ружья, и в 20 раз быстрее, чем их родители. Он опубликовал свое открытие о том, что щелкающие клешни детеныша креветки являются самой быстро ускоряющейся многоразовой частью тела в воде в мире. Журнал экспериментальной биологии.

Собрав четырех самок щелкающих креветок, несущих икру в илистых отмелях у Бофорта, Северная Каролина, США, Харрисон выкармливал детенышей креветок после вылупления, отслеживая их рост, пока они не начали щелкать клешнями в возрасте около 1 месяца.

«Я не мог этого видеть, но начал слышать», — говорит Харрисон, который заснял под микроскопом щелчки когтей мальчика с частотой 300 000 кадров в секунду.⁻¹ в течение 3 недель, чтобы запечатлеть каждую деталь молниеносного маневра по мере взросления ракообразных. «Мне пришлось раздражать их зубочисткой, чтобы они сломались», — усмехается он. Сняв более 280 щелчков когтями, Харрисон начал кропотливо реконструировать 125 маневров, чтобы рассчитать ускорение когтей, когда они закрывались, количество используемой энергии и мощность, необходимую для создания водяной струи.

Невероятно, но даже самая крошечная креветка с клешнями длиной всего 1 мм и весом всего 0,03 мг могла иногда выбрасывать струю воды, создавая взрывоопасный кавитационный пузырь. «Я был в полном восторге. Эта щелкающая креветка была длиной примерно со скобу и могла двигаться достаточно быстро, чтобы кавитировать воду», — говорит Харрисон. Когда он рассчитал ускорение мельчайшей верхней клешни, когда она смыкалась с нижней клешней, он был поражен, что ускорение достигло 580 000 м/с.²— так же быстро, как пуля, и примерно в 20 раз быстрее, чем коготь взрослого человека, — при вращении со скоростью более 1 500 000 градусов в секунду (250 000 об/мин).

«Это самое быстрое зарегистрированное ускорение для повторяемого подводного движения», — говорит Харрисон, хотя он объясняет, что челюсти муравья Дракулы ускоряются быстрее в воздухе, а стреляющие жалящие клетки медузы ускоряются быстрее в воде, но они разрушаются каждый раз, когда они срабатывают. .

Затем Харрисон рассчитал мощность, необходимую для создания такого впечатляющего взрыва, и она составила ~ 65 000 000 Вт/кг мышц, что намного превышает 1200 Вт/кг, измеренные для самой мощной летательной мышцы птицы. Только катапульта, накапливающая энергию, а затем мгновенно высвобождающая ее, могла произвести такую ​​взрывную струю воды.

Таким образом, щелкающие креветки развивают способность сжимать свои клешни, создавая кавитационный пузырь, чуть более чем через месяц после того, как они вылупляются, достигая удивительно быстрых ускорений, которые намного превосходят их родителей. Но Харрисон подозревает, что молодые люди должны выстрелить несколько холостых патронов, прежде чем они создадут кавитационные пузыри.

«Несовершеннолетние могут «отрабатывать» свои удары», — предполагает он, объясняя, что молодым людям, возможно, потребуется несколько раз зафиксировать и зарядить, чтобы набраться сил, пока они не смогут надежно выпускать свои баллистические кавитирующие водяные струи.