Ученые поняли, как плавает «рыба Судного дня»
Сельдяной король — самая длинная костная рыба на планете. Она вырастает минимум до восьми метров. Встретить ее живой удается редко: мертвая рыба быстро разваливается на части, поэтому целые экземпляры в руки ученых практически никогда не попадают. Неожиданно этот экзотический обитатель глубин заинтересовал инженеров. Роберт Шеперд, получивший от Управления военно-морских исследований США грант на создание бесшумного подводного робота, решил получше присмотреться к сельдяному королю. Его разработка должна отслеживать экологическое состояние океана и при этом не пугать рыб. Здесь кстати пришлась особая суперспособность «рыбы Судного дня» — умение необычно плавать. Результатом наблюдений Шеперда стала научная статья, опубликованная в журнале Ichthyology and Herpetology.
Как устроены плавники сельдяного короля
Эта рыба плывет не так, как большинство ее длинных и тонких сородичей. Угри, например, изгибают все тело волной. Сельдяной король тоже так умеет, но чаще он запускает волну по спинному плавнику. Тело при этом остается почти прямым. Волна бежит вдоль плавника и толкает рыбу вперед или назад. В одной из подводных съемок сельдяной король плыл только за счет плавника около девяти минут. А когда нужно было удрать от исследовательского аппарата, он согнул тело и быстро уплыл. Рыба может пускать волны по телу одновременно в две стороны: одну по направлению к хвосту, другую — к голове.
Шеперд изучал сельдяного короля не в одиночку. На исследование его вдохновил его друг, ихтиолог на пенсии Вилли Бемис, который и стал ведущим автором статьи. В результате ученые впервые описали, как устроены сотни костных лучей в плавнике рыбы. Каждый луч сидит на шаровом суставе, то есть устроен примерно также, как плечо человека. Луч может описывать полный круг, словно джойстик. Три пары мышц крепятся в двенадцати точках к опорным костям, суставу и основанию луча. По мнению авторов, именно это позволяет лучу вращаться. Весь узел вместе с мышцами имеет длину меньше двух с половиной сантиметров. У одной из изученных рыб насчитали 401 такой луч.
«Шепард позвонил мне и сказал: „Мне интересен сельдяной король“, а я ответил: „Мне тоже“», — вспоминает Бемис, в комментарии пресс-службе Корнеллского университета.
Как открытие поможет создать подводных роботов
Команда под руководством Габриэля Афонсу, аспиранта Вирджинского института морских наук, изучила восемь пойманных рыб. Их препарировали, сделали тонкие срезы тканей для микроскопа, а также рентгеновские снимки и КТ. Кроме того, ученые разобрали двухсекундное видео с рыбой, снятый у берегов Луизианы в 2011 году. Запись замедлили в десять раз и проследили, как волны идут по плавнику в обе стороны.
Инженеры уже собирали роботов с вращающимися лучевыми плавниками. То есть техника пришла к этой идее раньше, чем ученые описали, как все устроено у живой рыбы. Но инженеры все еще не знают, как сделать детали достаточно маленькими, чтобы движения робота были беззвучными. Аппарату понадобятся сотни таких элементов. Авторы работы считают, что новые мягкие моторы, похожие на мышцы, делают эту задачу выполнимой. Правда, сам робот пока не собран, будет ли шум от него меньше, пока никто не знает.
