Хитрая акула-молот плавает боком, экономя силы

Молотоголовые акулы плавают с отклонением на бок в целях энергоэффективности. Большую часть своего времени они проводят под наклоном, что очень неудобно для осанки и в охоте.

Именно такими стали результаты новых научных исследований стиля плавания акулы-молот.

Десятки миллионов лет практики – и этот стиль плавания вошёл в привычку мистических акул. Морские биологи были удивлены способностью этих океанских животных сохранять энергию, не тратя сил на поддержание плавучести, и назвали такой метод ловким способом маневрирования.

Результаты исследования были опубликованы в свежем номере научного журнала Nature Communications за 2016 год.

В обычном положении спинной плавник акул участвует в создании тяги и обеспечивает хорошую маневренность при боковых поворотах, а грудные плавники создают при движении направленную вверх подъёмную силу, которая компенсирует отрицательную плавучесть тела хищницы.

Однако Николас Пейн, Джил Иосилевски и их коллеги из исследовательской группы (Израиль, Япония, Великобритания, США, Австралия) обнаружили, что в семействе акул-молотов (Sphyrnidae) те же плавники могут выполнять другие задачи, пока рыбы плавают на боку.

Учёные задействовали в исследовании две особи гигантских акул-молотов (Sphyrna mokarran) у Большого Барьерного рифа (Австралия) и Мезоамериканского рифа (Белиз), разместив на них акселерометры (прибор, измеряющий ускорение объекта и фиксирующий угол наклона относительно поверхности Земли).

Собранные таким путём данные показали, что первая акула в течение более чем 90 процентов всего времени 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, погружалась ли она, поднималась к поверхности или плавала в толще воды на одном уровне. Аналогично вела себя и вторая акула.

В отличие от других акул, у акулы-молот спинной плавник длиннее грудных плавников, - говорит Николас Пейн из Университета Рохемптон в Лондоне. - Спинной плавник помогает быстро маневрировать, выполняя функцию, подобную рулю на корабле.

Точно такой же образ движения наблюдался и у трёх других молотоголовых акул на Багамских островах, за которыми учёные наблюдали с помощью видеокамер, установленных на беспилотном подводном аппарате.

Ещё тогда они предположили, что такая манера передвижения должна мешать работе электрочувствительных органов, которые расположены на рыле-молоте акулы и помогают в обнаружении добычи. Из этого следовало, что плавание на боку не способствует охоте.

И учёные задались вопросом: зачем акулам плавать на боку, даёт ли это какие-то 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, подъёмную силу и сопротивление, которые рыба испытывает в движении.

Расчёты показали, как именно величина подъёмной силы, необходимой для компенсации отрицательной плавучести тела акулы, зависит от площади и углов соответствующих поверхностей тела, а также его скорости.

Поворот набок позволяет увеличить общую площадь поверхности тела, создающую подъёмную силу, за счёт участия в этом большого спинного плавника. В результате необходимая подъёмная сила создаётся при меньшей скорости движения и меньшими усилиями!

Это подтвердили и эксперименты с 64-сантиметровой анатомически точной моделью акулы-молота, распечатанной на 3D-принтере и помещённой в дозвуковую аэродинамическую трубу в израильском технологическом институте (Технион).

В ходе испытания было установлено, что минимально необходимая подъёмная сила обеспечивалась при положении тела под углами от 50 до 70 градусов, как это наблюдалось и у настоящих акул в океане.

По расчётам учёных, экономия энергии при плавании на боку достигает 8 процентов - достаточно серьёзное значение для жизнедеятельности живого организма.

Это животное является одним из самых известных в мире, - рассказал Пэйн. - Но до сегодняшнего дня мы действительно не знали, что они используют подобную уловку.

Это потрясающе, что эволюция так скурпулёзно поработала над акулой-молотом. Ведь многие считают её продуктом случайной мутации, неким выкидышем природы.

Но это в корне не верно. Вероятно, что именно молотоголовые акулы стали пробным штрихом эволюции в выпуске первого образца идеального хищника. И наше "примитивное" мышление не позволяет со всей полнотой оценить фантастические способности этих акул.

Этим открытием мы ещё на один шаг приблизились к расшифровке уникальной биологии этих загадочных существ.

Гипотеза энергетической эффективности акулы-молот открывает новые горизонты в некоторых отраслях науки, - уверен Дуглас Адамс из штата Флорида (Комиссия по защите рыб и дикой природы), который изучал хищниц у восточного побережья.

Это выглядит странным и неожиданным способом плавания, который не описан в литературе и ещё не изучался. С его помощью акула-молот легче выдерживает длительные путешествия.

Ещё многое о том, как они ведут себя в дикой природе, неизвестно, - пояснил Адамс. - И мы находимся в начале увлекательного изучения.

По мнению Эдриана Глайса, одного из авторов исследования, это неожиданное открытие может пригодиться для совершенствования подводных аппаратов:

Если умело сочетать быстрое и маневренное "вертикальное" плавание с экономичным "боковым", то можно, как и акулы, получать энергетическую выгоду и эффективнее использовать наши технологии.