08.10.2013

Медузы плавают лучше рыб

Медузы способны преодолеть бoльшую часть своего пути, не затратив на него ни капли энергии, однако гидродинамический трюк, который позволяет им так плавать, работает лишь на небольших скоростях и при небольших размерах тела, пишет Nature News.

Кому в здравом уме придёт в голову сказать, что медузы плавают лучше рыб? Что рыбы, у которых всё — и форма тела, и мышцы, и плавники, и т. д. — сконструировано так, чтобы как можно быстрее приплыть из точки «А» в точку «Б», могут уступить медузам — этим желеобразным пузырям, кои вяло перемещаются в толще воды?

И тем не менее в каком-то смысле медузы оказываются лучшими пловцами! Брэд Геммел из Вудсхоулской лаборатории биологии моря (США), конечно, не гонял наперегонки рыб и медуз, но пробовал оценить, какие усилия тратит медуза на то, чтобы плыть. Началось же всё с того, что исследователи заметили странную вещь: медузы демонстрировали ускорение, оставаясь неподвижными.

Сначала это сочли за методическую ошибку, но потом оказалось, что никакой ошибки нет. Чтобы понять, откуда у неподвижных медуз берётся столь странный толчок, зоологи с помощью хлорида магния блокировали нервные сигналы у аурелии; после этого связь между нервами и сократительными клетками обрывалась, и медузы оказывались парализованными. Затем учёные механически подталкивали парализованных аурелий, наблюдая за током воды вокруг них.

Как пишут исследователи в PNAS, когда медуза сокращает свой купол, она запускает водяной вихрь, выглядящий как кольцо, которое вращается внутрь (то есть к медузе). Сокращаясь, медуза сбрасывает этот вихрь в свой кильватер, и водяное кольцо придаёт ей импульс к движению. Но есть и второй вихрь, который рождается, когда купол расслабляется, и это второе завихрение крутится быстрее — и быстрее закачивает воду под медузу. Так рождается второй толчок — хотя медуза при этом своим куполом уже не машет.

Купол аурелии эластичен, он распрямляется пассивно — без каких-либо мышечных усилий, только благодаря собственной «физике». За счёт второго импульса медуза может проплыть до 80% общего пути, не тратя на это никакой энергии.

Получается, что КПД медузы превосходит эффективность прочих пловцов, у которых любой двигательный импульс сопровождается мышечным усилием и затратой энергии.

Однако эта инженерная уловка, как подчёркивают исследователи, срабатывает только при небольших размерах тела и на малых скоростях. Если мы хотим двигаться столь же быстро и манёвренно, как рыбы, придётся поработать мышцами.

Впрочем, не исключено, что такой способ движения можно будет использовать у каких-нибудь подводных и воздушных роботов и аппаратов, заставив их перемещаться более экономно там, где не нужны скорость и манёвренность.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. compulenta.computerra.ru