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.
http://compulenta.computerra.ru/chelovek/biologiya/10009388/ |
