Колония морских животных — многодвигательная плавательная машина

Учёные из Университета Орегона под руководством Келли Сазерленд изучили механику плавания крошечных колониальных сифонофор Nanomia bijuga, собранных в проливе Пьюджет-Саунд. Эти организмы демонстрируют высокую манёвренность за счёт координированной работы множества отдельных реактивных двигателей.

Ключевые особенности организма

• Nanomia bijuga — колониальный сифонофор из типа Cnidaria.
• Длина колонии редко превышает 5 см, но с щупальцами может достигать 30 см.
• Колония состоит из генетически идентичных модулей (зооидов) с чётким разделением функций.
• Количество реактивных структур — нектофоров — в колонии варьируется от 4 до 12.

Принцип движения

• Молодые нектофоры на переднем конце колонии отвечают за поворот и создание крутящего момента.
• Старые нектофоры у основания колонии обеспечивают поступательную тягу.
• Колония достигает сложной манёвренности ("разворачивается на пятачке"), не поворачивая сами нектофоры, а лишь координируя последовательность и силу их реактивных импульсов.

Метод исследования

Учёные использовали высокоскоростную съёмку (1000 кадров/с) колоний в специальных резервуарах с добавлением нейтрально плавучих частиц-трассеров. Данные анализировали методом Particle Image Velocimetry (PIV) для визуализации потоков воды.

Значение для бионики

Исследование показывает, как можно достичь высокой производительности и манёвренности, используя относительно простые, статичные компоненты, но сложную систему управления их работой. Это может вдохновить на создание новых подводных аппаратов с распределённой двигательной установкой, обладающей простотой конструкции, элегантностью и избыточностью (отказ одного двигателя не критичен).

Как отмечает ведущий автор Джон "Джек" Костелло, следующий шаг — понять, как животные максимизируют контроль над базовыми паттернами движения для достижения сложных результатов.