Акулы научились плавать на боку для экономии сил

Биологи обнаружили, что бóльшую часть времени акулы-молоты проводят, плавая на боку. Эксперименты и расчеты показали, что это позволяет им экономить энергию, не тратя сил на поддержание плавучести. Об этом сообщает статья, опубликованная журналом Nature Communications.
В нормальном положении выдающийся спинной плавник акул участвует в создании тяги и обеспечивает хорошую маневренность при боковых поворотах, а грудные плавники создают при движении направленную вверх подъемную силу, которая компенсирует отрицательную плавучесть тела рыбы. Однако Николас Пейн (Nicholas Payne), Джил Иосилевски (Gil Iosilevskii) и их коллеги из Японии, Великобритании, США, Австралии и других стран обнаружили, что в семействе акул-молотов (Sphyrnidae) те же плавники могут выполнять другие задачи, пока рыбы плавают на боку.

Ученые выловили пару диких акул-молотов (Sphyrna mokarran) у Большого Барьерного рифа (Австралия) и Мезоамериканского рифа (Белиз), разместили на них акселерометры и выпустили на волю. Собранные таким путем данные показали, что первая рыба в течение более чем 90 процентов из последовавших за этим 18 часов плавала на боку, под углом от 60 до 75 градусов от обычного вертикального положения, меняя сторону каждые 5-10 минут. Это поведение наблюдалось независимо о того, набирала ли она глубину, поднималась к поверхности или плавала на одном уровне. Аналогично вела себя и вторая акула.

То же поведение ученые наблюдали и у трех других рыб-молотов на Багамах, за которыми следили с помощью видеокамер, установленных на беспилотном подводном аппарате. «Очевидно, это выглядит странным и неожиданным способом плавания, который не описан в литературе», — отмечают авторы работы. Ученые считают, что такая манера движения должна мешать работе электрочувствительного органа, который расположен на голове акулы и помогает в обнаружении жертв. Следовательно, охоте плавание на боку не способствует, но оно может давать другие преимущества.

Биологи предположили, что такое положение тела в воде может облегчать акуле долгое плавание, позволяя ей экономить энергию. Они рассмотрели простые гидродинамические уравнения, описывающие тягу, плавучесть, подъемную силу и сопротивление, которые рыба испытывает в движении. Расчеты показали, как именно величина подъемной силы, необходимой для компенсации отрицательной плавучести тела акулы, зависит от площади и углов соответствующих поверхностей тела, а также его скорости. Поворот набок позволяет увеличить площадь создающих подъемную силу поверхностей за счет участия в этом большого спинного плавника. В результате необходимая подъемная сила создается при меньшей скорости движения и меньшими усилиями.

Это подтвердили и эксперименты с 64-сантиметровой моделью акулы-молота, распечатанной на 3D-принтере и помещенной в дозвуковую аэродинамическую трубу в израильском Технионе. Минимально необходимая подъемная сила обеспечивалась при положении тела под углами от 50 до 70 градусов, как это наблюдалось и у настоящих акул в океане. По расчетам ученых, экономия энергии при плавании на боку достигает восьми процентов. Эдриан Глайс (Adrian Gleiss), один из авторов работы, полагает, что эта неожиданная находка может оказать влияние на разработку подводных аппаратов. В самом деле, сочетание быстрого и маневренного «вертикального» плавания с экономичным плаванием «на боку» может быть энергетически выгодно не только рыбам.

Роман Фишман