Биологи и инженер раскрыли энергетически оптимальное поведение океанических белоперых акул

Океанические белоперые акулы двигаются с максимальной эффективностью, используя законы физики для увеличения энергетического баланса как во время охоты, так и в периоды покоя.

Международная команда под руководством морского биолога из FIU Янниса Папастаматиу несколько лет разрабатывала точные расчёты. В неё вошли специалисты по акулам, аэрокосмический инженер и статистики. Модели учитывали средний размер акулы, место плавания, температуру воды, расположение добычи и ежедневную активность.

Этих акул сложно изучать, так как они обитают почти исключительно в открытом океане — «пустынной» экосистеме с дефицитом пищи. Папастаматиу хотел выяснить, какое поведение максимизирует энергетический профицит животного, и следуют ли ему белоперые акулы.

Для расчётов был привлечён аэрокосмический инженер Гиль Иосилевски из Техниона. Он применил модели, используемые для определения оптимальных лётных характеристик самолётов. Эти модели предсказали для акул:

• оптимальные скорости плавания;
• необходимость погружаться под малыми углами;
• поддержание почти постоянной скорости на всём протяжении погружения.

Это нетривиально, так как акулы обладают отрицательной плавучестью: при остановке они тонут, что делает спуск легче, чем подъём.

Для проверки учёные отправились на Багамы, где акулы сезонно скапливаются. Они оснастили несколько особей датчиками, измеряющими скорость, ускорение и глубину, а двум также прикрепили камеры. Данные подтвердили: акулы действительно ведут себя оптимально, контролируя скорость и сохраняя её постоянной как при подъёме, так и при спуске, как и предсказывает физика. Результаты опубликованы в Scientific Reports.

Однако исследователей удивило неожиданное поведение одной из акул: она совершила вертикальный рывок с глубины 160 метров со скоростью 4 метра в секунду и выпрыгнула на поверхность. Нормальная скорость для этого вида — 0.6–0.7 м/с, а подобные прыжки обычно начинаются с глубины около 10 метров.

По словам Папастаматиу, причина такого резкого всплеска активности неизвестна. Возможно, это была высокоскоростная атака на добычу, хотя с такой глубины это маловероятно. Известно, что энергозатраты за этот 40-секундный рывок эквивалентны 50 минутам плавания с обычной крейсерской скоростью.

«Я не могу представить, что эта акула могла разглядеть что-то на поверхности с такой глубины. Это был полномасштабный вертикальный подъём», — сказал Папастаматиу.

Учёный отмечает, что наблюдал подобные прыжки и раньше, и надеется изучить это явление в будущем.

За исключением редких рывков, океанические белоперые акулы ведут жизнь, построенную на минимизации затрат. Они выживают в бедной пищей среде за счёт оптимального плавания и низких энергозатрат. Папастаматиу планирует и дальше сочетать методы физики и биологии в исследованиях, чтобы раскрыть секреты этих крупных морских хищников.