Исследовательская группа математиков и биологов наконец раскрыла тайну движения медуз и миног — очень древних рыб, двигающихся волнообразно, как угри. Результаты работы были опубликованы в журнале Nature Communications.
«Это опровергает все наши гипотезы, — говорит Джон Дабири, профессор городской и механической инженерии и природообустройства в Стэндфордском университете и один из соавторов статьи. — Но наши эксперименты показали, что медузы и миноги действительно всасывают воду перед собой, чтобы продвигаться вперед, а не отталкиваются от воды позади себя, как предполагалось ранее».
Сложные математические расчеты и наблюдения за животными позволили сделать вывод, что морские существа не просто поочередно гребут конечностями, «отталкиваясь» от окружающей воды. Оказалось, внутри волнообразных изгибов тела миноги при ее движении возникают области воды с низким давлением. Когда вода по законам физики устремляется туда, этот поток и выталкивает миногу вперед. Медузы продвигаются вперед похожим образом: когда ее «зонтик» сокращается, вода перед ней втягивается внутрь, выталкивая ее вперед.
Расчеты с помощью выравнивания Эйлера, которыми ученые теоретически описывали движение жидкостей вокруг твердых тел, могли бы занять 260 лет, поскольку в жидкости каждая молекула имеет свою траекторию. Чтобы решить эту проблему, ученые смоделировали свои эксперименты иначе: они помещали в прямоугольную акриловую цистерну с водой маленьких миног и медуз, а также стеклянные бусины, изображавшие молекулы воды. Животные плавали, расталкивая бусины, а их путь отслеживали лазером и цифровыми камерами.
Интерес к изучению эффективности движения животных в жидкостях может дать толчок новым технологическим решениям. Изобретением сходных с природными механизмами устройств и систем занимается наука биомиметика, или бионика (так, застежку-липучку человек «подглядел» у репейника).