ПОЛІТ КАЛЬМАР
Моряки неквапливого століття вітрильних суден пильно стежили за долею моря і дуже багато про неї знали. Знали вони, наприклад, що деякі кальмари можуть, рятуючись від ворогів, вилітати з деяку відстань і води долати по повітрю, час від часу залітаючи на палубу суден.Один вигляд навіть став називатися «літаючий кальмар» (Ommastrephes bartramii), другий - «птіцекрилий кальмар »(Ornithoteuthis volatilis).Величезні металеві суду віддали людини від водної поверхні, досвід моряків минулого був забутий.І в той час як Тур його супутники і Хейєрдал по експедиції на плоту« Кон-Тікі »помітили невеликих кальмарів, що вилітають з води і плюхається на дах їх плавучого житла, їх здивуванню не було меж.«Плануй кальмар з'явився новиною для всіх зоологів, з якими я розмовляв», - писав Хейєрдал.
Спостерігаючи за літаючими кальмарами, побалакавши з рибалками і погортавши старі книги, зоологи усвідомили, що літаючі кальмари - звичайно чудо природи, але чудо досить просте.Зараз глави про літаючі кальмарах є в довільній популярної книги про головоногих молюсків.Встановлено, що літають юні особини кількох видів кальмарів, що мешкають в приповерхневому шарі моря, а у деяких невеликих видів здатні до польоту і дорослі.Відомо, що кальмари можуть пролітати 50 - 60 м, піднімаючись при цьому на висоту до 5 - 6 м, але в більшості випадків летять над самою поверхнею води, не вище метра.
Але яким методом вони літають - це залишалося предметом дискусії.Чи то вони, як дельфіни або кити, розігнавшись у воді, в атмосферу, чи то, як летючі риби, парять в повітрі з розчепіреними плавниками, уподібнюючись паперові літачки?
Ще в 1963 г.у виданні «життя і Наука» (№ 11) була надрукована замітка Ю.Сафронова «Кальмари - спринтери моря».У ній автор пробував вирахувати, до якої швидкості зобов'язаний розігнатися у воді кальмар, щоб залетіти на палубу судна.Припустивши, що кальмар з діаметром тулуба 10 см вилітає з води під самі вигідним для підйому кутом 45 ° і досягає висоти 10 м, автор замітки взяв швидкість 20 м / с, або 72 км / год.У разі якщо це так, отже, кальмари здатні вільно обігнати есмінець, і, щоб ловити їх, потрібні як мінімум торпедні катери! Але спостереження експерименти і рибалок в акваріумах говорять про набагато меншій швидкості їх плавання: при «кидку» вона становить 1,8 - 2,2 м / с, або близько семи кілометрів / год.Причина розбіжності даних - конкретно в різних уявленнях про механізм польоту кальмарів.Сафронов виходив з припущення, що кальмар летить, подібно каменю.Але Хейєрдал бачив - і численні спостереження другого очевидців це підтверджують, - що кальмари летять з розправленими плавниками.
«Вони, як і летючі риби, здійснюють над хвилями планує політ, поки не скінчиться запас зібраної швидкості», - пише Хейєрдал.Про це ж методі переміщення говорить і ставлення великої дальності до висоти польоту - не менше 10.У разі якщо кальмар вистрибує з води вертикально вгору, він піднімається над поверхнею всього на метр-півтора (спостереження Г.У.Зуєва).На палубу судів потрапляють кальмари, що летять горизонтально.Але у випадку якщо кальмар летить, плануючи, то йому немає потреби розганятися до швидкості есмінця, щоб встати до позначки палуби: будь-який, кому доводилося нахилятися над водою з навітряного борту лежить в дрейфі судна, знає, який сильний вітер дме в обличчя знизу вгору.
На жаль! Аеродинаміка кальмара куди менш ідеальна, ніж у авіамоделі або летючої риби.Плавець кальмара знаходиться в задній частині тіла, і його довжина, як правило, не перевищує половини тулуба, складаючи одну третину або одну чверть неспеціалізованої довжини тіла тварини.Потрібно врахувати, що кальмари літають хвостом вперед, оскільки розганяються реактивним методом, викидаючи воду з мантійної порожнини через особливу воронку, розташовану під головою і розкривається в бік голови.При повільному плаванні молюск здатний розгорнути воронку так, щоб плисти головою вперед, але політ і швидке плавання вірогідні лише в «невірному »положенні - головою назад.
Підтримуюча аеродинамічна сила прикладена до центру площі плавця, т.е.до точки, віддаленої від хвоста на відстань однієї п'ятої - однієї восьмої довжини тіла.А центр тяжкості кальмара знаходиться приблизно в середині тулуба.При польоті з розправленими плавцем створюється пара сил, яка прагне розвернути кальмара у вертикальній площині.Він «задирає Шнобеля» (т.е.хвіст), втрачає стійкість і зобов'язаний плюхнутися в воду головою вперед, пролетівши тільки малу частку вірогідною відстані.Аеродинамічні кальмари було б вигідніше летіти з нерасправленним плавцем!
У 1964 г.американському вченому Д.Гілберту вперше вдалося зняти політ кальмара на кіноплівку.Це було біля берегів Чилі, в околицях Вальпараїсо, де удосталь водяться Перуано-чилійські величезні кальмари дозідікуси (Dosidicus gigas).Зйомку створювали з човна, так що молюски виглядали в профіль, наче б чорні торпедовидное силуети.Розправлені плавців видно не було.Гілберт не зміг по знятим кінокадрам встановити справжній розмір кальмарів, але прийняв, що протяжність їх тулуба 120см.При цьому виходило, що дальність польоту - 1,7 м, висота польоту - 30 см, швидкість при вильоті - 1,75 м / с, при падінні у воду - 7 м / с.Але 120 см - це велика впізнавана протяжність тулуба дозідікуса.Простий же розмір не перевищує 50 см, і в Якщо взяти це число, виявиться, то швидкість кальмарів при вильоті з води трохи більше 1 м / с, а дальність - лише 70 см.При такому маленькому польоті розправлені плавники справді не потрібні.Але але польоти кальмарів на десятки метрів і зальоти на палуби спостерігалися багато разів!
Рішення загадки було зовсім несподіваним.У 1981 г.в японському виданні «Асахі Гурафу» (№ 3016) опублікований чудовий знімок фотографа-анімаліста Міцуакі Івааі (в тому ж році цей знімок був відтворений з коментарями і промальовування фахівця з плавання та польоту тварин Акіра Адзума в науково-популярному виданні «кагаку Асахі», № 10).Фотографія зроблена в Індійському океані, на ній зображена зграйка з десятка кальмарів одного розміру, що летять низько над водою в одному напрямку - від глядача.Вони зняті з високої точки, зрозуміло з палуби великого судна.За словами фотографа, кальмари пролетіли над водою пару десятків метрів.Вони не були спіймані і виміряні, але по характерному і досить закономірно змінюється з віком співвідношенню довжини і ширини плавця і мантії неважко знайти, що це молодь або невеликі самці Sthenoteuthis oualaniensis - індотіхоокеанского тропічного, або уаланского, кальмара (Уалан - атол з ланцюга Каролінських о-вів, поблизу якого цей кальмар уперше потрапив в руки зоологів).Протяжність мантії близько 10 см, неспеціалізована протяжність тіла з руками - близько 15 см.
Дорослий уаланскій кальмар (його ще називають пурпурним) дрібний, протяжність мантії в більшості випадків не більше 30-35 см, вага - до 1 кг.Він поширений по всій тропічній Індо-Пацифік - від Червоного моря до Панамського затоки і від Південної Японії до Північної Австралії; місцями зовсім бессчетен, а на островах Тайвань і Рюкю видобувається в промислових кількостях.Польоти цих кальмарів, особливо молодих, спостерігалися багато разів.
На знімку, зробленому Івааі, видно, що плавники максимально розправлені, їх ширина в 2,5 рази більше довжини, кінчики плавця легко загнуті вгору під напором повітря.Але найбільш незвичним - це руки кальмарів.Самі верхні - перша (спинна) пара - витягнуті і тісно складені.Мало відстоять від них руки четвертої (черевної) щупальця і ??пари, а руки другий і особливо третьої пари вигнуті дугою, їх середини максимально відстовбурчені від осі тіла, і між ними виразно видно вузька перетинка.
Ця перетинка в далекому минулому не давала спокою зоологам, що вивчають кальмарів.Вона іменується захисною мембраною, і вважається, що її функція - захищати присоски рук від ушкодження струмом води при стрімкому плаванні.На кожній руці, на її спинний і черевній стороні, по дві захисні мембрани.Це вузька шкірка, розтягнута на м'язових підпорах-перекладинах, які відходять від бічної сторони руки між кожними двома присосками всередину конуса рук.У більшості випадків ширина мембрани приблизно дорівнює висоті присосок над поверхнею руки, так що обидві мембрани якраз закривають присоски.Але в окремих видів кальмарів захисні мембрани на деяких руках ширше простого.Особливо широкі вони у трьох видів, що мешкають в основному у верхніх шарах води відкритого океану, далеко від берегів: у Ommastrephes bartratmii, того, що назвали літаючим кальмаром, у Sthenoteuthis pteropus, якого з Через ці широких мембран іменують крилорукім кальмаром, і у Sthenoteuthis oualaniensis - вже звичного нам уаланского кальмара, найближчого родича мешкає в Атлантиці крилорукого.Найбільш розвинені у них черевні захисні мембрани бічних пар рук, другої і третьої.летить кальмара вони такі широкі, що м'язові підпірки трохи досягають середини мембрани, а у дорослих самок цього виду черевні захисні мембрани третьої пари рук витягнуті у величезну трикутну лопать.У крилорукого і уаланского кальмарів вони розвинуті не сильний, але навіть у Сократі вигляді не поступаються тол щи не руки в найширшому місці.
З якої причини конкретно у цих трьох видів мембрани розвинені настільки дуже сильно, зоологи мали можливість тільки будувати припущення.Одне з них таке: ці кальмари частенько бачаться в зовсім бідних їжею центральних частинах океанів, де шанси наловити достатнє число простий кальмарів їжі - невеликих кальмарів і рибок - малі.Виходячи з цього їм потрібно поповнювати свій раціон планктонними рачкам.Але ті невеликі за розмірами, і їх важко схопити присосками.Треба щось на зразок сітки або кошики, щоб не втратити спійману видобуток.Роль такої кошики і граються широкі захисні мембрани.Можливо, це і так, але вже про що й подумати ніхто не мав можливості, так це про те, що мембрани допомагають кальмарам літати.А саме це чітко видно на красивій фотографії Івааі: кальмар, вилітаючи з води, не тільки розправляє плавник, але в один момент згинає дугою бічні руки і скорочує мембрану, так що вона натягується і практично закриває простір між розчепіреними руками.Виходить незвичайний плівчастими «головного плавник».Згідно з розрахунками Адзума, заснованим на вимірі прорісовок сфотографованих кальмарів, площа цього «крила» в 1 , 67 рази перевищує площу хвостового плавника.Так, аеродинамічна підтримуюча сила Іменується прикладеної і до головного, і до хвостової частини тіла кальмара, і політ виходить стійким.
Зараз ми можемо уявити собі, як літають кальмари.Зграйка переляканих хижаком молодих кальмарів, що мешкають недалеко від поверхні води, з місця набирає більшу швидкість.Їх руки добре складені конусом, щупальця витягнуті, плавець обгорнутий близько хвостового кінця мантії і добре притиснутий до тіла - кальмар рухається реактивним методом, опір тертя знижено до мінімуму.Розігнавшись косо вгору, молюски вилітають з води.Зараз вони максимально розправляють плавці, розчепірюють і згинають руки, розтягуючи на них перетинку і несподівано перетворюючись з «кинутого каменя» в «паперовий літачок».Швидкість при цьому, зрозуміло, швидко зростає (але атмосфера незрівнянно менш щільний, ніж вода) і досягає 9 - 12, можливо, навіть 15 м / с, що порівнянно зі швидкістю польоту летючих риб.Але аеродинаміка кальмара, звичайно, гірше, ніж у летючої риби , до того ж він не може маневрувати в повітрі, «ловлячи вітер», та додатково розганятися в польоті, опустивши у воду самий кінчик подовженої нижньої лопаті хвостового плавника, як це роблять летючі риби.Виходячи з цього дальність польоту кальмарів куди менше, ніж у летючих риб.Але вона повною мірою достатня, щоб дезорієнтувати хижака і врятуватися.Втративши швидкість, кальмар складає руки і плавник, «клює носом», входить у воду і пливе реактивним методом.
Але пліт «Кон-Тікі» атакували не ці кальмари, а крючьеносние (Onychoteuthis banksii), правильніше, їх молодь - теж прославлені літуни.А у них перетинки на руках практично не розвинені.Як же вони зберігають стійкість у польоті? Швидше за все вони використовують трикутні плавальні кили, «ручні плавнички», розташовані на зовнішніх, а не на внутрішніх сторонах черевно-бокових рук.Вони є у всіх бистроплавающіх кальмарів, а у крючьеносних розвинені відмінно.При плаванні в воді вони виконують функцію стабілізаторів, як хвостове оперення зенітних ракет.Бути може, вони допомагають і при польоті, особливо в поєднанні з набагато більшим, ніж у індотіхоокеанского тропічного кальмара, хвостовим плавцем.У разі якщо це так, то крючьеносний кальмар в польоті зобов'язаний не розчепірювати руки, а навпаки , добре складати їх.
А з якою швидкістю взагалі можуть плавати кальмари в море? У багатьох книгах і статтях, особливо популярних, можна прочитати, що кальмари - одні з найбільш «швидкохідних» жителів океану, їх називають «живими ракетами», «спринтерами моря».Наведені в різних книгах цифри створюють яскраве враження: 30 - 40, 40 - 55, 72 а також до 90 км / год.Виходить, що в такий щільному середовищі, як вода, кальмар здатний практично бігти стрімкіше зайця або лані (велика швидкість зайця-русака 55 - 70, газелей 68 - 80 км / ч) , що кальмари можуть обганяти акул і тунців! Ці цифри, але, взяті не з прямих спостережень, а з розрахунків, заснованих досить часто на зовсім довільних припущеннях, зокрема на формулах, що змальовує переміщення ракети.Швидкість кальмара визначали, виходячи з великої швидкості реактивного струменя води, що виривається з «сопла» - воронки, і тиску в «камери згоряння» - мантійної порожнини.При цьому не враховувалося, що стінки мантії еластичні і тиск в мантійної порожнини, досягнувши максимуму в момент різкого скорочення м'язів, скоро спадає.Значить, середня швидкість викиду води через воронку велика кількість менша великий.Надмірний тиск у мантійної порожнини теж, як видно, набагато нижче, ніж прийнято в моделях.
Ще в першій половині сімдесятих років минулого століття кілька співробітників Манчестерського університету в яку входили гідромеханіки і біолог, створила нову модель пульсуючого реактивного переміщення кальмара.У цій моделі кальмар уподібнюється гумової груші, яку рухає у воді реактивна сила.Згідно з розрахунками, кальмар Loligo vulgaris середніх розмірів (вага 350 г, довжина 35 - 37 см), навіть у припущенні, що у сопла-воронки не відбувається ніяких втрат енергії, може розвинути велику миттєву швидкість не більше 2,06 м / с, т.е.7,4 км / ч.Миттєва, або початкова, швидкість характеризує переміщення кальмара після одиничного імпульсу - викиду води.Такою результат може здатися дуже сильно заниженими, особливо у випадку якщо врахувати, що опір ідеально рівного обтічного тіла кальмара куди менше, ніж опір кулі.Але експериментальні дані відмінно збігаються з розрахунковими.працював в Італії британський зоолог Е.Паккард фотографував Loligo vulgaris в акваріумі з стробоскопічний спалахом і взяв такі дані: кальмар довжиною 20 см (вага 100 г), стрибок хвостом вперед з місця - 208 см / с; завдовжки 32 см , плавання головою вперед, з місця - 176 см / с; довжиною 28 см, плавання головою вперед з ходу - 210 см / с.Велика швидкість кальмарів, яких він стежив, - 220 см / с, або 7,9 км / год.
Такі ж результати були взяті для кальмарів Loligo pealei довжиною 25 см, які рятувалися від риб, - 2 м / с.Автору доводилося стежити в Центральній Атлантиці стрімких крилорукіх кальмарів Sthenoteuthis pteropus, які хапали блешню на малому ходу судна - близько 4 вузлів, або 7, 4 км / год; на більшій швидкості судна кальмари його наздогнати не могли (але ж вони плавають набагато стрімкіше, ніж Loligo).To ж саме стежив Зуєв.Правда, Ч.М.Нігматуллін бачив мігруючі (не годуються) зграї крилорукіх кальмарів з довжиною мантії 25 - 35 см, які протягом 2 - 5 хв розганялися до швидкості 5 - 10 м / с, або 20 - 35 км / год, але це, напевно, межа.Стійка велика швидкість переміщення кальмарів навряд чи значно перевищує 7 - 8 км / год.Іншими словами, кальмар пливе не зі швидкістю біжить зайця, а всього лише зі швидкістю зовсім скоро йде людини.
До.Несис
