Как рыба-прилипала удерживается на поверхности

Рыба-прилипала прикрепляется головным диском. Внутри него работают подвижные пластинки с мелкими шипиками. Удерживание складывается из присасывания и сопротивления скольжению. Поэтому объяснение «она просто создаёт самый сильный вакуум» неполно: значение имеет и поверхность, к которой прижата рыба.

Где находится диск

У длинной прилипалы овальный диск расположен сверху головы и продолжается на переднюю часть тела. Это не рот и не брюшная присоска. На диске заметны поперечные ряды пластинок, а по его краю проходит мягкая ткань. Подвижные элементы и прилегающий край образуют аппарат контакта с поверхностью. На боках тела высоко расположены грудные плавники, а позади диска — длинный мягкий спинной плавник. Нижняя челюсть выступает вперёд дальше верхней.

Такая рыба может встречаться и свободно плавающей. Само наличие диска не означает, что каждую минуту жизни она обязательно прикреплена к другому животному. На спокойном снимке без хозяина можно рассмотреть расположение органа, но нельзя измерить его силу.

Откуда взялись поперечные пластинки

В исследовании 2012 года строение диска проследили у личинок, молодых и взрослых прилипал. Начальные стадии сравнили с развитием колючего спинного плавника другой костной рыбы. Такой подход позволяет искать соответствие частей по их формированию, а не только по сходству готового наружного вида.

Авторы установили, что гребенчатые пластинки соответствуют преобразованным колючим лучам спинного плавника. Другие опорные элементы диска сопоставили с косточками, поддерживающими плавник. При росте увеличивались число рядов шипиков и число самих шипиков. Таким образом, головной аппарат связан с изменёнными элементами плавника. Это не отдельная липкая накладка, появившаяся поверх обычной головы.

Как проверяли присасывание

В работе 2006 года исследовали два вида прилипал. Мышцы могут поднимать и опускать парные пластинки. При поднятых пластинках возникает камера с давлением ниже окружающего. Разность давлений помогает удерживать контакт: слово «вакуум» здесь не означает абсолютно пустое пространство без воды.

Исследователи измеряли давление на гладком материале и на акульей коже. Затем рыб тянули назад, имитируя направленную вдоль тела нагрузку от движения воды. Прикрепление без нагрузки отличается от сопротивления тяге. Измеренное давление не постоянная характеристика любой прилипалы.

Почему большее разрежение не равно лучшему сцеплению

На акульей коже в этих опытах для отделения рыб требовалась большая сила, чем на гладкой поверхности. При этом наибольшее разрежение было меньше. Результаты не противоречат друг другу: дополнительный вклад в удерживание давало трение, связанное с шипиками.

Поэтому сравнивать только давление недостаточно. Нужно знать, как устроена поверхность и в каком направлении приложена сила. Тяга назад не проверяет отрыв во всех направлениях и удерживание на любом хозяине.

Какую роль играют шипики

В исследовании 2015 года форму шипиков изучали с помощью микротомографии, а рельеф поверхности хозяина — микроскопически. Эти сведения использовали в модели трения. Модель проверяли на естественных и искусственно изготовленных шипиках и сопоставляли с прежними опытами отделения прилипал.

Геометрия шипиков оказалась существенной для усиления трения, особенно при определённых мелких неровностях поверхности. Сопоставление с опытами поддержало важную роль шипиков на шероховатой акульей коже. Форма кончиков шипиков не была связана с положением пластинки в диске. Поэтому порядок рядов сам по себе не даёт готового объяснения различий сцепления: важна геометрия контакта, а не только место элемента. Это объяснение механического вклада, а не утверждение, что любой выступ одинаково хорошо держится на любой коже.

Что показывает наружный облик

Головной диск позволяет отличить место прикрепления от ротовых или брюшных присосок других рыб. Однако фотография остаётся изображением строения. Она не показывает давление под диском, нагрузку от потока и вклад каждого шипика. Для этих вопросов нужны отдельные измерения, которые и позволяют разобрать необычное удерживание на составляющие.