Феноменалната бързина и сила на делфините

Способността на делфините за плуват бързо (скоростта им достига до 37-55 км/ч) не дава покой на учените от 1930 година. Ново изследване най-сетне им помогнало да намерят отговор на въпроса: как мускулите на тези бозайници произвеждат достатъчно тяга за развиването на толкова високи скорости.

„Дълго време това беше причина за множество спорове – коментира морският биолог Франк Фиш от университета в Уестчестър (Пенсилвания). – Сега експерименти показаха, че афалините дължат своите скорости на мощната опашна перка.“

Парадоксът бил забелязан през 1936 г. от британския зоолог сър Джеймс Грей, който изучавал поведението на делфините. Той наблюдавал плуването на делфин около кораб, движещ се със скорост 10 метра в секунда, в продължение на седем секунди и не могъл да разбере как животното успявало да се движи толкова бързо.

Физиката твърди, че при размерите на делфина и скоростта, с която той лети из океанските простори, животното трябва да умее да управлява обтичането на своето тяло. То съхранява ламинарно обтичане при скорости на движение, за които вече трябва да става турбулентно.

Но когато Грей въвел променливите в уравненията, открил, че за въплъщение на тази теория в действителност морските бозайници трябва да притежават доста по-голяма мускулна маса. Този опит за обяснение получил названието „парадокс на Грей“ (Gray paradox). Ученият предположил, че делфините имат някаква тайна, благодарение на която „включват“ турбулентния поток над телата си. Но досега никой не успяваше да разгадае тази загадка.

До голяма степен изследователите срещали затруднения поради факта, че делфините постоянно се движат във водата и не е лесно да се измери тяхната сила. За получаването на подобен род данни е необходимо провеждането на експерименти, подобни на инженерните, когато във водата се добавят видими частици (например малки стъклени мъниста, оцветени ярко и осветени с лазер). След това специалистите наблюдават как топчетата се движат в отговор на преместването на обекта във водата. Така те могат да определят възникващата сила.

Сложно е обаче да се осъществи този експеримент с делфини, тъй като малките стъклени топчета могат да травмират животните. Лазерните лъчи също влияят негативно върху здравето на бозайниците.

Случайна среща с Тимъти Уей от университета в Небраска, изучаващ способностите и постиженията на олимпийските плувци, помогнала на Фиш и колегите му да създадат необходимите за експеримента лабораторни условия. В резултат екипът учени успели да осъществят изпитания в базата на Калифорнийския университет в Санта Круз (UCSC).

Няколко афалина били преместени в специален прозрачен контейнер. В него с шланг бил подаван сгъстен въздух, създавайки по този начин пелена от мехурчета. Един от делфините първоначално се отнесъл скептично към перспективата да плува с балончетата, но след „разговор“ с треньора си все пак се примирил с явлението. Когато бозайниците се движели напред, учените оценявали колко силен е образуваният воден вихър и как се отместват мехурчетата въздух.

Резултатите показали, че именно опашната перка на делфина помага на бозайниците да създадат достатъчна тяга за ускорение. Благодарение на гъвкавостта на опашката животните могат ефективно да се придвижват във вода с най-различни скорости.

„По някакъв начин делфините успяват да контролират гъвкавостта на своята опашка – разказва Фиш. – Например колкото по-бързо плува животното, толкова по-твърда става тя. Макар че е напълно възможно това да не изисква каквито и да било усилия от страна на бозайниците и да се случва от само себе си, благодарение на промяна на напрежението в сухожилията в опашката.“

Все още Фиш и колегите му не са изяснили всички аспекти на високоскоростното плуване на делфините, но вече могат да кажат със сигурност, че „парадоксът на Грей“ е премахнат.

Статията на учените е публикувана в сп. Journal of Experimental Biology.