Инженеры и биологи объединились, чтобы раскрыть, как тюлени эволюционировали для плавания
Новое исследование сочетает передовую инженерию с изучением поведения животных, чтобы объяснить происхождение эффективного плавания у природных подводных акробатов: тюленей и морских львов.
Тюлени и морские львы — быстрые морские хищники, которые используют ласты, чтобы буквально летать в воде. Но не все тюлени плавают одинаково: одни используют передние ласты, а другие — задние конечности.
В Австралии обитают морские котики и львы с крылообразными передними ластами, специализированными для плавания. В Северном полушарии серые и обыкновенные тюлени имеют короткие лапы с когтями и плавают с помощью задних конечностей. Причины эволюции этих двух разных стилей плавания долгое время ставили биологов в тупик.
Междисциплинарное исследование под руководством Университета Монаша, опубликованное в Current Biology, использовало передовое компьютерное моделирование и видеозаписи живых тюленей, чтобы дать ответ.
«Разница в стиле плавания между тюленями, использующими передние и задние конечности, настолько велика, что изначально считалось, что эти группы произошли от разных наземных предков», — говорит ведущий автор доктор Дэвид Хокинг. Однако генетика чётко показывает, что все современные тюлени происходят от одной группы животных.
Вопрос в том, как такие разные стили плавания могли развиться в одной группе?
Чтобы найти ответ, доктор Хокинг объединился с инженером доктором Шибо Ван. Они использовали моделирование гидродинамики, чтобы показать, как вода обтекает ласты разной формы.
«Наш анализ показал, что у некоторых антарктических тюленей, например, у морских леопардов, несмотря на принадлежность к семейству "тюленей с ногоплавательным движением", на самом деле очень обтекаемые, крылообразные передние конечности», — сказал доктор Ван. Это подтверждается видеозаписями плавания морских леопардов в зоопарке Таронга, где они использовали передние ласты подобно морским котикам и львам.
Это открытие показывает, как крылообразные ласты могли эволюционировать у тюленей, уже плавающих с помощью задних ласт, создав эволюционный путь к переднеластному плаванию у морских котиков и львов.
«Крылообразные ласты помогают морским леопардам совершать рывок вперёд и атаковать быстро плавающих пингвинов», — говорит соавтор исследования доцент Алистер Эванс. Вероятно, древним морским львам также была нужна дополнительная скорость для поимки своей основной добычи — стайной рыбы.
«Теперь у нас есть окно в раннюю эволюцию плавания у тюленей», — говорит доктор Эванс.
Помимо объяснения происхождения тюленей, исследование имеет и практический результат: улучшение человеческих технологий. «Тюлени совершенствовали своё плавание миллионы лет. Они могут научить нас подводной грации и элегантности», — отмечает доктор Хокинг. Это знание может помочь улучшить дизайн подводных дронов и аппаратов, повысив их скорость, манёвренность или энергоэффективность.