Исследование: медузы создают «виртуальную стену» для повышения эффективности плавания

Новое исследование под руководством Университета Южной Флориды объяснило, почему медуз называют «самыми эффективными пловцами в мире». Брэд Джеммелл, доцент интегративной биологии, обнаружил, что медузы создают два вихревых кольца (похожие на бублики вращающиеся тела жидкости) под своим прозрачным телом, которые вращаются в противоположных направлениях. Они появляются, когда медуза сжимается и вновь раскрывается в течение каждого цикла плавания, создавая эффект «воздушной подушки» (ground effect), как если бы она отталкивалась от морского дна.

Эффект «воздушной подушки» наиболее известен на взлетно-посадочных полосах. При взлете воздух сжимается между самолетом и землей, что создает давление и силу, повышающую эффективность. Эксперименты Джеммелла показали, что медузы могут использовать свои два вихревых кольца вместо твердой поверхности. Кольца сопротивляются друг другу, создавая «виртуальную стену», которая обеспечивает аналогичный прирост производительности по сравнению с животными, плавающими у дна. Ранее не было доказано, что животное может создавать этот эффект вдали от твердой границы.

«Тот факт, что эти простые животные выяснили, как добиться эффекта "воздушной подушки" в открытой воде, вдали от любых твердых поверхностей, потенциально открывает ряд новых возможностей для инженерных аппаратов, чтобы воспользоваться этим явлением», — сказал Джеммелл.

В исследовании, опубликованном в Proceedings of the Royal Society B, Джеммелл зафиксировал движение, записывая перемещения восьми медуз в стеклянной емкости с помощью высокоскоростной цифровой камеры со скоростью 1000 кадров в секунду. Он и его коллеги обнаружили, что у медуз в движении максимальная скорость плавания была на 41% выше, а совокупное расстояние, пройденное за цикл плавания, — на 61% больше, чем у тех, кто начинал движение из состояния покоя.

В отличие от движения с помощью гребных винтов, медузы не создают кавитационных пузырьков и движутся бесшумно, что позволяет им перемещаться в воде незаметно. Высокая эффективность плавания также помогает им накапливать энергию для роста и размножения. Несколько исследовательских групп используют медуз в качестве модели для разработки подводных аппаратов, которые можно оснастить датчиками для мониторинга океана без помех. Эти новые открытия могут способствовать развитию таких технологий и углублению понимания океана.