Почему акулы плавают быстрее всех
Специфическая форма хвостового плавника и работа мускулатуры хвоста обеспечивает акуле, в отличие от остальных рыб, непрерывную движущую силу.
Хвостовой плавник акулы и вихревые кольца, которые он создаёт в воде (рисунок авторов исследования).
Рыбы перемещаются, отталкиваясь от воды хвостовым плавником. Но все они плавают с разной скоростью, и акулы в этом смысле — настоящие чемпионы. Часто это связывают с тем, что им нужно находиться в постоянном движении: как известно, если акула остановится, она упадёт на дно. Считается, что непревзойдёнными пловцами акул сделала специфическая форма их хвостового плавника: все хоть раз видели акулий хвост, у которого верхняя лопасть намного длиннее нижней.
С другой стороны, сама по себе такая форма ничего не объясняет. Чтобы узнать гидродинамический секрет акул, требовались биоинженерные эксперименты. Обычно плавательные способности рыб изучают следующим образом: в аквариум бросают особые частицы, отражающие свет, их движения фиксируют на видео на высокой скорости. Так можно проследить за потоками воды, создаваемыми рыбой, и восстановить гидродинамическую картину происходящего.
Раньше движение таких частиц определяли в двух измерениях, а полученные результаты экстраполировали на третье. Учёные из Гарварда (США), выбравшие в качестве объекта исследования акулу катрана и акулу-кошку, решили записать движения частиц с помощью трёх камер, а следовательно, в трёх измерениях. Кроме того, они сконструировали механизм, имитирующий движения хвостового плавника акулы. Результаты наблюдений и вычислений учёные опубликовали в журнале Proceedings of the Royal Society B.
Если не углубляться в тонкости гидродинамики, то картина получается следующая. Все рыбы при движении создают в воде позади себя два вихревых кольца — по одному на каждое полудвижение хвостом, влево и вправо. У акул из-за специфической асимметричной формы хвостового плавника получается по два таких кольца. Но, как удалось показать на этот раз, вихревые движения в воде возникают в случае акул не одновременно, а последовательно. У обычных рыб, грубо говоря, в момент смены направления движения хвоста образуется пауза, «мёртвая точка» — у акул же такой паузы нет, они весь цикл движения хвоста отталкиваются от воды.
По словам исследователей, водяные вихревые кольца позади акул оказываются как бы сцеплены между собой, что обеспечивает хищникам непрерывность и скорость движения.
Но дело не только в форме акульего плавника. Ещё в 2005 году зоологи выяснили, что мышцы в хвосте у акулы работают весьма прихотливым образом, включаясь в определённой последовательности на разных фазах движения. Исследователи полагают, что с помощью мышц акула изменяет жёсткость и даже микрорельеф поверхности хвоста, способствуя лучшей гидродинамике. Кто знает, вдруг это акулье ноу-хау в будущем пригодится разработчикам подводных аппаратов?..
