Биологи разобрались с реактивным движением «колониальных медуз»

Коллектив биологов из США выяснил, каким образом регулируется движение в колонии сифонофор — небольших родственников медуз, имеющих около десятка синхронно действующих плавательных колоколов. Оказалось, что между «старыми» и «молодыми» колоколами поделены роли в управлении колонией, благодаря чему достигается оптимальное распределение нагрузки во время движения. Исследование опубликовано в Nature Communications.
Колония сифонофор представляет собой ствол, к которому крепятся различные функциональные части животного, в том числе — плавательные колокола (нектофоры). Каждый из них работает так же, как колокол медузы: за счет последовательных сокращений он создает в жидкости струю, которая и толкает его вперед. Используя большое число таких колоколов, колония сифонофор может преодолевать значительные расстояния: сотни метров в сутки при длине животного всего несколько сантиметров.
Авторы помещали пойманных сифонофор Nanomia bijuga в бассейн с водой, в который также были добавлены частицы-трейсеры, благодаря которым можно было отслеживать потоки жидкости. Далее бассейн подсвечивали, а движения животного снимали со скоростью 1000 кадров в секунду. По движению трейсеров ученые смогли определить роли и особенности плавательных колоколов, а также оценить их силовой вклад в общее движение колонии.
Оказалось, что чем «моложе» был колокол, тем ближе он располагался к переднему концу колонии, и тем сильнее он отклонялся от оси стержня. Таким образом, даже при небольшом размере «молодые» колокола вносили существенный вклад в крутящий момент, то есть управляли поворотами всей колонии. При этом наиболее «старые» колокола помещались у основания стержня и гораздо меньше отклонялись от его оси. Они создавали основную поступательную силу.

Ученые отмечают, что благодаря грамотной комбинации небольших (и слабых по отдельности) плавательных колоколов, сифонофорам удалось создать очень эффективный механизм передвижения. Благодаря своей подвижности эти животные являются серьезными хищниками, правда охотятся только на планктон. Тем не менее, некоторые виды сифонофор (например

) являются смертельно опасными и для человека.

Авторы считают, что на основе наблюдений за сифонофорами могут быть созданы принципиально новые типы судов. Использование нескольких маленьких двигателей вместо одного большого снижает риск серьезной поломки. Во-первых, даже если один из двигателей выйдет из строя, можно будет продолжить движение. Во-вторых, для управления движением не потребуется большого числа подвижных деталей, так как повороты можно осуществлять за счет комбинации действия нескольких двигателей.