Плавниковая гидравлика

Тунцы управляют плавниками с помощью лимфатической системы.

плавниковая гидравлика
Особая гидравлическая система в плавниках позволяет тунцам маневрировать на больших скоростях

Тунцы – одни из самых быстрых пловцов среди морских животных: за несколько секунд эти рыбы могут разогнаться до 40–50 км/ч, а желтоперый тунец может плавать со скоростью 75 км/ч. Естественно, у тунцов есть масса анатомических и физиологических особенностей, которые помогают им так быстро двигаться, начиная от формы тела и заканчивая способностью подогревать собственную кровь.

Кроме того, не будем забывать, что на большой скорости становится непросто маневрировать, а маневрировать тунцам приходится много – они хищники и охотятся за такой же проворной добычей, как и они сами. Для поворотов, спусков и подъемов есть плавники, которые у тунцов должны быть исключительно сильными и при том гибкими, чтобы можно было быстро и точно поменять курс.

В статье в Science исследователи из Стэнфорда вместе с коллегами из океанариума Монтерей Бэй описывают удивительный гидродинамический механизм, который позволяет тунцам управлять хвостовым, анальным и спинным непарными плавниками. Все началось с того, что Вадим Павлов и его коллеги обнаружили у тунцов под спинными и анальными плавниками полости-синусы, заполненные жидкостью. Далее выяснилось, что полости эти – часть сложной системы сосудов, мышц и костей, и что все вместе очень напоминает какое-нибудь гидравлическое устройство: мышцы нагнетают жидкость в тот или иной сосуд-трубку, и в результате плавник меняет форму и направление.

Исследователи изучили подробные видеозаписи с тунцами, на которых было видно, как меняется направление движения рыбы и как при этом выглядят ее плавники. Так, сопоставляя разные «маневровые фигуры» с формой плавников, удалось рассчитать, как и куда должна перемещаться жидкость в гидравлической системе управления тунцов. Но, пожалуй, самый главный сюрприз оказался в том, что гидравлика плавников оказалась продолжением лимфатической системы.

Периферические лимфатические сосуды обычно очень мелкие и почти неразличимы на глаз, но у тунцов они стали заметно крупнее – чтобы в них поместилось достаточно жидкости и чтобы жидкость можно было удерживать под давлением. С той скоростью, с какой плавают тунцы, для них важно, чтобы плавник не дрожал, не смещался под напором воды, иначе рыбу мотало бы то туда, то сюда, и гидравлическая система, очевидно, позволяет держать плавник очень крепко, и при том тратя на это намного меньше энергии, чем если бы тут работали только мышцы.

Вообще, среди животных многие научились использовать гидравлическую биомеханику – тут можно назвать медуз, членистоногих, иглокожих с их амбулакральной системой. Но среди позвоночных таких примеров нет, и тунцы тут единственные, кто использует биогидравлику для управления движением. И, конечно, отдельный удивительный факт, что они приспособили для этого лимфатическую систему, которая обычно нужна только для обмена веществ и иммунитета.

В перспективе, возможно, «ноу-хау» тунцов удастся как-то применить в инженерии, при создании каких-то роботов-аппаратов, которые должны быть одновременно очень быстрыми и очень маневренными.

Автор: Кирилл Стасевич

Ссылка на источник