Исследователи долгое время изучали таких животных, как древесные лягушки, гекконы и пауки, на предмет их адгезионных способностей, но уникальность ремора в этой группе состоит в том, что они сочетают в себе три ключевых элемента: способность надежно закрепляться на длительное время; прикреплять к разным типам поверхностей; освободить быстро, не повреждая поверхность.Понимание механики этого процесса может помочь исследователям и инженерам создавать или улучшать конструкции для любого количества устройств, которые должны хорошо закрепляться, но затем быстро выпускаться, не нанося вреда хозяину, например, метки для отслеживания исчезающих видов или бинты, которые действительно не повреждают, когда вы их снимаете.
Используя кадры, снятые камерами GoPro в бухте Discovery Cove в SeaWorld в Орландо, исследователи Flammang и NJIT обнаружили, что липкий диск на голове реморы, используемый для прикрепления к акулам, скатам и другим пелагическим хозяевам, на самом деле представляет собой сложный механизм, который включает в себя измененную структуру плавников с небольшими размерами. шипы (так называемые пластинчатые шипики), которые создают трение, чтобы прикрепиться к хозяину. Анатомия головы ремора также отличается от других рыб тем, что у них необычно структурированные кровеносные сосуды, что может быть секретом того, как они сохраняют адгезию в течение нескольких часов.Что заинтриговало Фламманга, который изучает движение рыб, интегрируя сенсорную биологию, физиологию, гидродинамику и био-вдохновленную робототехнику, так это то, как реморы могут изменять положение и форму пластин внутри диска, чтобы изменить их положение или быстро отпустить. Она смогла наблюдать за мельчайшими движениями компонентов диска реморации на подводных кадрах, предоставленных морскими видеооператорами.
«Реморы прикрепляются к другим организмам по разным причинам: чтобы найти пищу, получить защиту и найти себе пару. Поскольку животные, к которым они прикрепляются, являются сильными пловцами, им нужна прочная привязанность, которая не будет нарушена плаванием организма-хозяина, "Изгибающееся тело. Клейкий диск ремора, образовавшийся из элементов спинного плавника, действует как специальная присоска, которая может сгибаться и не скользить", — сказал Фламманг.
«Мы применяем биомеханику этого механизма к прототипу робота, который сможет сцепляться как с шероховатой, так и с гладкой поверхностью в различных сложных условиях, как в воде, так и в воздухе», — сказала она.Фламманг представила свое исследование на ежегодной конференции Общества интегративной и сравнительной биологии в январе.
«Нам есть чему поучиться у мира природы. Возможность близко изучить этих животных может быть очень ценной для биоинженерии.
Мы гордимся тем, что поддерживаем эту важную работу», — добавил SeaWorld Parks Вице-президент Entertainment по исследованиям и науке, доктор Джуди Сент-Леже.«В моей лаборатории в NJIT мы изучаем морфологию ремор, то, как они используют мышечный и сосудистый контроль, чтобы манипулировать диском для прикрепления к различным поверхностям, а также гидродинамику их приближения, прикрепления и высвобождения с поверхности», — сказал Фламманг. «Живые реморы плавают в нашем проточном резервуаре — беговой дорожке для рыб — и мы снимаем записи мышечной активности и высокоскоростное видео, на котором рыба плавает и прикрепляется, а также жидкость, движущуюся вокруг рыбы и места прикрепления».
В более широком смысле она исследует то, как организмы взаимодействуют с морской и водной средой и управляют эволюционным выбором морфологии и функций. Она пытается понять, например, как разные плавники рыб могут дать преимущество определенным видам в данной среде обитания.
Две реморы (Echeneis naucrates) в бухте Discovery Cove SeaWorld были ценными кандидатами для этого исследования, потому что они часто прикрепляются к большой акриловой панели, которая отделяет их среду обитания в стиле дока от Большого рифа парка, тропической среды площадью почти 1 миллион галлонов. Аквариумисты Discovery Cove надели акваланг, чтобы снимать подводные кадры, используя камеру GoPro, закрепленную на присоске, чтобы делать снимки, необходимые исследовательской группе. Затем Фламманг и ее коллеги использовали математические алгоритмы для визуализации движения, которое не обнаруживается человеческим глазом.
«Миссия Discovery Cove SeaWorld — обучать и развлекать наших гостей, чтобы они были вдохновлены на сохранение наших океанов и животных, которые там обитают, давая им возможность взаимодействовать с нашими животными в естественной, захватывающей среде», — сказала Дениз Свайдер, помощник Куратор SeaWorld. «Дополнительным преимуществом содержания наших животных в этой уникальной среде является то, что наши аквариумисты могут иметь более близкий доступ к рыбам для исследовательских целей. Наша команда очень рада возможности принять участие в этом новаторском исследовании такой интригующей рыбы. "