Механика плавания червя-паутинки раскрыта
Новое исследование, опубликованное летом в Integrative and Comparative Biology учеными MBARI Йоостом Дэниелсом и Какани Катийей с коллегами из Смитсоновского национального музея естественной истории, детально раскрыло плавательное поведение червей-паутинок (Tomopteris sp.).
Эти черви — один из немногих голопелагических видов многощетинковых червей (полихет), которые всю жизнь проводят в толще воды, никогда не касаясь морского дна. Они — грациозные пловцы, постоянно находящиеся в движении.
Исследование движения
Команда записывала поведение животных в полевых условиях с помощью дистанционно управляемых аппаратов (ROV) MBARI, а также в лаборатории, используя специальные фото-резервуары, высокоскоростные камеры и лазерные системы для визуализации потока воды. За четыре года стажеры Смитсоновского музея вручную разметили и отследили до 52 точек на каждом кадре высокоскоростного видео, собрав более миллиона отдельных точек данных. Это позволило рассчитать скорость плавания, скорость волны тела, угловое движение плавательных ног и создаваемую тягу.
Уникальная комбинация движений
Исследователи выявили, что червь-паутинка сочетает два разных режима движения для эффективного плавания:
- Волна тела, распространяющаяся вперед к голове (в отличие от угрей, у которых волна идет от головы к хвосту).
- Метахронное гребное движение множества плавательных ног (параподий).
Ключевое открытие: червь может менять площадь поверхности своих "весел". Расправляя и сжимая два мясистых конца (rami) каждой параподии, он создает разницу в сопротивлении между силовой и восстановительной фазами гребка. Это похоже на технику пловца, который использует открытую ладонь для гребка и закрывает ее при возврате руки.
Хотя волна тела сама по себе не создает значительной тяги вперед, она выносит параподии дальше в нетронутую воду, увеличивая пространство для гребка и усиливая общую тягу. Исследователи не знают других животных, использующих такую уникальную комбинацию волны тела и гребущих ног.
Биовдохновение для технологий
Изучение адаптаций морских обитателей, таких как плавание червя-паутинки, может в будущем вдохновить на новые методы подводного движения для робототехники или аппаратов, выходящие за рамки традиционных пропеллеров и реактивного движения.