Skuteczna obrona kirysków przed piraniami

Wyobraźmy sobie, jak powinien wyglądać zaciekły wróg przerażającej piranii. Co nam przychodzi do głowy? Gigantyczna, okrutna ryba z zębami jeszcze bardziej groźnymi niż piranie? Kolczasta ryba podobna do żółwia, twarda jak skała? Może coś w rodzaju węgorza elektrycznego, który mógłby walczyć z zębami piranii za pomocą elektryczności? Cokolwiek sobie wyobrażamy, na pewno nie jest to malutki, niezgrabny kirysek z trzema paskami, który może wytrzymać ukąszenia piranii, a następnie odpłynąć. Chociaż ryby z rodzaju Corydoras, czyli popularne kiryski, mają dosyć dobrą „zbroję”, składającą się z dwóch rzędów płytek tj. dużych, zachodzących na siebie kostnych płyt po każdej stronie ciała zamiast typowych rybich łusek, to i tak wyglądają skromnie. Niedawna publikacja zespołu kierowanego przez Andrew Lowe’a z California State University w Fullerton w USA ujawniła sekrety zaskakująco skutecznej obrony kirysków przed drapieżnikami.

W celu określenia wytrzymałości płytek kostnych i poznania możliwości obronnych kirysków, Lowe i jego koledzy użyli fantazyjnego „dziurkacza”, zwanego testerem materiałów składającego się z igły, która powoli wbija się w materiał, rejestrując siły oporu. Okazało się, że płytki kostne kirysków są niezwykle trwałe i mogą wytrzymać nacisk większy niż 4 N, zanim zostaną przebite. Dla porównania należy wskazać, że grube łuski potężnej arapaimy wytrzymują siłę nawet 150 N. Jednak pamiętajmy, że kiryski są ponad 10 000 razy mniejsze niż gigantyczne arapaimy, a do przebicia ich płytek kostnych potrzeba tylko około 40 razy mniejszej siły niż w przypadku łusek arapaimy. Zatem, jeżeli mielibyśmy możliwość wyboru, to zapewne wybralibyśmy „zbroję” ochronną kiryska zamiast arapaimy.

Oprócz sprawdzenia wytrzymałości pojedynczych, odseparowanych płytek kostnych, Lowe i współpracownicy testowali serię nakładających się, ale odłączonych od siebie oraz nienaruszonych płytek na ciałach kirysków, aby sprawdzić, czy konfiguracja struktur kostnych ma znaczenie. Okazało się, że połączone płytki wymagają więcej energii do złamania, niż odseparowane. Dzieje się tak ze względu na sposób, w jaki płytki kostne w każdym rzędzie zachodzą na siebie tzn. gdy czubki płytek z górnego rzędu zazębiają się z końcami płytek z rzędu poniżej „na jodełkę”. Ten wzór ułożenia umożliwia rozłożenie siły nacisku z czubka zęba piranii na większym obszarze. Zachodzące na siebie i zazębiające się według powyższego wzoru płytki sprawiają, że działają one jak pojedynczy twardy element zbroi, rozkładając nacisk z ostrych zębów piranii na większej powierzchni, pozostając jednocześnie elastycznymi i połączonymi przegubami, aby umożliwić kiryskom łatwe pływanie.

Badając posiadanym urządzeniem (specyficznym „dziurkaczem”) płytki z obu stron, Lowe i jego zespół odkryli również, że ich wewnętrzna powierzchnia jest sztywniejsza, niż zewnętrzna. Dzięki temu „tarcze kostne” mogą działać jak kask rowerowy, ze sztywną warstwą chroniącą przed otarciami i skaleczeniami oraz bardziej miękką warstwą zapewniającą wyściółkę, która zmniejsza obrażenia wewnętrzne. Co więcej, Lowe znalazł tkankę łączną zmieszaną z tymi warstwami, co ogranicza prawdopodobieństwo ich katastrofalnego pęknięcia, nawet jeśli zostaną przebite.

Kiedy ludzie myślą o skutecznej zbroi, zwykle mają na uwadze największą, najcięższą i najgrubszą osłonę zewnętrzną, jaką nosili średniowieczni rycerze. Jednak różnorodne rodzaje zbroi zapewniają sposoby ochrony przed odmiennymi typami broni, dlatego współcześni żołnierze noszą kamizelki z Kevlaru zamiast zbroi płytowej, aby bronić się przed pociskami. Zbroja kirysków może nie jest najbardziej masywną osłoną, ale działa wyjątkowo dobrze przeciwko zębom piranii poprzez redystrybucję siły przebicia na większy obszar, w podobny sposób jak kiedyś rycerzy chroniła kolczuga przed cięciami mieczem.

Bibliografia:

• Lowe, A., Summers, A. P., Walter, R. P., Walker, S. and Paig-Tran, E. M. (2021). Scale performance and composition in a small Amazonian armored catfish, Corydoras trilineatus. Acta Biomaterialia 121, 359-370. doi:10.1016/j.actbio.2020.11.045

Autor: Piotr Szulada
Pasjonat akwarystyki, szczególnie kiryskowatych i zbrojnikowatych. Nauczyciel przedmiotów zawodowych informatycznych w Zespole Szkół Komunikacji w Poznaniu.