Зачем морскому коньку изогнутое тело

Морфология шеи морского конька связана со схватыванием добычи.

"S"-образная форма морского конька, являющаяся его отличительной особенностью, заключает в себе секретное оружие. В соответствии с новым исследованием биомеханических свойств изогнутой части шеи морского конька – это адаптация к стилю охоты из укрытия, присущему этой маленькой хищной рыбе.

 Морские коньки эволюционировали из длинных, узких плавающих животных, похожих на рыбу иглу. Они зацепляются своим хвостом и замирают, как скульптуры, около коралловых рифов или растительного слоя морского дна, пока мимо не проплывет крошечная креветка или личинка рыбы. Затем едва уловимым движением головы маленькие хищники захватывают и втягивают скромную добычу. И морские коньки, и рыбы иглы используют технику захватывания и втягивания для питания. Однако морские коньки не преследуют свою добычу, как рыбы иглы, а потому предел досягаемости шеи играет важную роль для успешной охоты.

«Во время просмотра первого видео о питающейся рыбе игле я обнаружил несколько очень важных фактов относительно механики шейного отдела, - рассказывает соавтор исследования из Антверпенского университета в Бельгии Сэм Ван Вассенберг. – Исходя из этого, у меня появилась идея, что форма морского конька может играть важную роль в схватывании добычи».

Исследователи использовали высокоскоростную видеозапись и математическое моделирование, чтоб продемонстрировать, насколько конский габитус морского конька способствует его поведению во время питания. Изучая видеозаписи морского конька и рыбы иглы, группа исследователей обнаружила, что хотя движения головы вверх и вниз схоже у обоих животных, морской конек может также вытягивать голову вперед. В своем докладе исследователи зафиксировали этот факт таким образом: «В сравнении с рыбой иглой с ее прямым телом все изученные виды морских коньков продемонстрировали дополнительное вытяжение вперед при достижении добычи ртом».

Затем были разработаны две математические модели: одна на основе рыбы иглы, другая – на морском коньке. Исследователи отрегулировали модели при помощи компьютерной программы для точной настройки гибкости, инерциальности и гидродинамического сопротивления каждого сегмента тела, пока модели не начали в точности повторять движение при питании, увиденное на видео. Как отмечает Ван Вассенберг, математические модели всегда были важным инструментом для функциональных морфологов и биомехаников.

Создав из этих моделей гипотетических промежуточных животных – морского конька с прямой шеей и рыбу иглу с изогнутой шеей, – исследователи смогли испытать функциональные эффекты формы тела. Они обнаружили, что хотя изогнутая шея морского конька обеспечивает большую досягаемость (длину удара), снижается быстрота (скорость удара). Например, изгибание шеи модели рыбы иглы дало в результате 28-процентное увеличение в длине удара. И наоборот, выпрямление шеи модели морского конька увеличило скорость удара на 36 процентов.

Чтобы выжить, морские коньки должны заглатывать дюжины крошечных креветок в день. Хотя изогнутость тела делает их неуклюжими пловцами по сравнению с более обтекаемыми родственниками, оказывается, что преимущество в длине удара прекрасно адаптирует их к выжидательной стратегии охоты.

«Морские коньки освоили бы среды обитания, где уже живут рыбы иглы, и увеличенная длина удара дала бы им возможность с успехом охотиться на ту же добычу, - говорит Петер Теске, который изучает эволюцию морских коньков и экологию в Университете Родса в ЮАР. – В целом, я думаю, это интересное исследование, объясняющее, почему морские коньки так необычно выглядят…»

Источник: Scientificamerican

• < Кожура банана способна очистить воду от тяжелых металлов
• Секреты окаменевших лесов Антарктики >

Комментарии: