Зачем самцам жуков-плавунцов присоски на ногах

У самцов некоторых жуков-плавунцов передние лапки несут расширенные площадки с прикрепляющими волосками. Они помогают удерживаться на самке. Однако прочность такого захвата зависит и от устройства лапки, и от поверхности, к которой она прижата.

Как проверяли силу прикрепления

В исследовании, опубликованном в 1992 году, учёные измеряли прочность прикрепления расширенных лапок самцов одного северного вида плавунцов. Испытание показывало, какой груз могла удержать прикрепившаяся площадка. Затем крупные прикрепляющие волоски удаляли и снова проверяли силу удержания. Такое сравнение позволяло оценить вклад определённых элементов, а не только описать необычную форму ноги.

Крупные волоски двух разновидностей вместе обеспечивали около шестидесяти процентов измеренной силы. Значит, площадка работает как совокупность элементов: отдельные части вносят заметный вклад, но удаление крупных волосков не устраняет абсолютно всё прикрепление.

Полученная сила соответствовала весу, почти вчетверо превышавшему массу самки. Это результат испытания, а не наблюдение за жуком, одновременно несущим четырёх партнёрш. Авторы предположили, что сильное прикрепление помогает противостоять усилию ускоряющейся самки. Сам опыт измерял удержание на испытательной поверхности; он не устанавливал одинаковую силу захвата при любом движении и во всех природных условиях.

Почему поверхность самки имеет значение

Работа 2013 года рассматривала два вида плавунцов, у которых самки встречаются с разной поверхностью надкрылий. Одни имеют гладкие покровы, другие — более грубые. Исследователи сопоставляли мелкое строение этих поверхностей и способность самцов прикрепляться к ним.

На шероховатых надкрыльях прикрепление оказалось значительно слабее, чем на гладких. Поэтому результат нельзя объяснить только размером самца или наличием присосок: контакт зависит от обеих сторон. Поверхность, за которую цепляется лапка, сама влияет на возможности удержания.

Различия обнаружили и между самцами. Их способность прикрепляться к одной разновидности поверхности была связана с особенностями прикрепления к другой. Это указывает на ограничения, а не на существование единственной площадки, одинаково удачной для всех надкрылий.

Авторы интерпретировали результаты как поддержку гипотезы о противодействующих приспособлениях полов. Шероховатость может затруднять захват самцом. Такая трактовка относится к функциональным и эволюционным отношениям признаков; она не означает, что самка сознательно выбирает строение своего покрова или что любая неровная поверхность полностью исключает спаривание.

Разные волоски работают по-разному

В исследовании 2014 года сравнивали прикрепляющие волоски самцов плавунцов двух форм: с округлым окончанием и с расширенным концом, похожим на лопаточку. Изучали как отдельные элементы, так и особенности прикрепляющих площадок. Внешнее сходство с присоской не означало полного совпадения механической работы.

Для лопатообразных окончаний важны неглубокая чашеобразная поверхность и каналы. Их прикрепление связывали с присасыванием и сопротивлением вязкой жидкости. Сила зависела от скорости движения: подводный контакт нельзя оценивать как простое неподвижное сцепление двух сухих поверхностей.

Исследование также показало значение направления приложения усилия. Лопатообразные элементы могли менять положение при сдвиге, а более медленное отслаивание облегчало разъединение. Их мягкость позволяла установить полный контакт при небольшом начальном прижатии.

Таким образом, удержание и освобождение не обязательно требуют одинакового движения. Механические свойства помогают объяснить, как прочное прикрепление сочетается с возможностью разъединиться. При этом сравнение волосков не доказывает, что каждый плавунец использует один и тот же способ захвата или что все детали его поведения уже известны.

Что удалось повторить в искусственном материале

В 2021 году устройство прикрепляющих элементов лапландского плавунца использовали как образец для искусственной структуры. Исследователи изготовили материал с особой формой контактной поверхности и проверили его сцепление в сухой среде и под водой. Это были испытания созданного человеком образца, а не измерения силы живого жука.

Структура показала высокое прикрепление в обеих средах. Авторы связывали результат с её геометрией и упругими свойствами. Подбор формы и условий изготовления позволял исследовать, какие особенности конструкции помогают установить прочный контакт.

В работе также продемонстрировали прикрепление образца к свиной коже, рассматривая возможное применение для носимых устройств. Такая демонстрация сама по себе не подтверждает безопасность медицинского изделия или его пригодность для любых условий использования.

Искусственный образец помогает проверять инженерные идеи, подсказанные природой. Его показатели нельзя автоматически приписывать лапке настоящего плавунца. Исследование показывает возможность перенести отдельный принцип прикрепления в материал, но не превращает этот материал в точную копию живого органа со всеми его свойствами.