Морские улитки с круглой раковиной отказались тонуть вертикально

Американские инженеры связали скорость плавания и погружения нескольких видов тропических морских улиток с формой их раковины и размерами тела.

При движении обоих типов самыми медленными оказались улитки со спирально закрученной раковиной, а самыми быстрыми — с круглой раковиной. Интересно, что при пассивном погружении под действием силы тяжести для замедления улитки с круглой раковиной отклоняются от вертикали на 20 градусов, пишут ученые в Frontiers in Marine Science.

Брюхоногие моллюски — важные представители морского зоопланктона, входящие в большую часть пищевых цепочек: как в роли хищников, так и в роли еды. В основном это морские улитки — небольшие животные размером в пару сантиметров, которые обитают в теплой воде на сравнительно небольшой глубине — от десятка до пары сотен метров. Эти моллюски играют важную роль в геохимическом углеродном цикле: во время жизни моллюсков карбонатные раковины находятся в толще воды, а после их смерти оседают на дно. 

В поисках пропитания и безопасного места морские улитки довольно быстро перемещаются в воде, преодолевая за день десятки или даже сотни метров как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Известно, что двигаться эти животные могут двумя способами: для перемещения вверх или вбок улитки двигают небольшими плавниками, взмахивая ими как крыльями (поэтому некоторых морских улиток иногда называют морскими бабочками). Если же нужно быстро проплыть вниз, то моллюск забирается в раковину и начинают погружение под действием силы тяжести (то есть фактически тонет). 

Ученые считают такой способ движения наиболее эффективным, если нужно быстро скрыться от хищника. Из-за раковины моллюски в целом намного тяжелее воды, поэтому с таким погружением проблем нет, единственная сложность — вовремя остановиться, чтобы случайно не заплыть слишко глубоко и покинуть комфортную зону обитания.

При этом, несмотря на разнообразие и общее количество пелагических морских улиток, особенности их движения (как активного плавания, так и пассивного погружения) очень мало изучены. Большинство видов невозможно культивировать в искусственной среде, а в открытом море изучать биомеханику маленьких и подвижных организмов в толще воды непросто. Поэтому, чтобы изучить особенности плавания морских улиток, американские и бермудские инженеры под руководством Дэвида Мерфи (David W. Murphy) специально собрали в водах Атлантического океана несколько видов моллюсков и наблюдали за ними в течение суток в прозрачном аквариуме, после чего выпустили обратно. Всего исследователи записали 95 коротких видео с перемещениями девяти видов морских улиток: семи видов покрытотелых крылоногих моллюсков (Themosomata), и по одному виду голотелых крылоногих (Gymnosomata) без раковины и гетеропод (Heteropоd) — с раковиной, но одним непарным плавником. По типу раковины этих морских улиток можно разделить на четыре группы: со спирально закрученной раковиной (как у виноградной улитки), вытянутой или круглой раковиной, или вообще без раковины. В результате измерений ученые получили данные о траектории движения моллюсков, размере тела, размахе «крыльев», частоте взмахов, скорости и числе Рейнольдса при плавании и погружении. При плавании (вверх или вбок) все траектории были пилообразными — из-за периодических взмахов крыльями моллюски перемещались рывками. Взмахи с частотой от 4 до 12 герц позволяли разогнаться до 84 миллиметров в секунду. Обладателем рекорда скорости плавания среди морских улиток стала Diacria trispinosa с круглой раковиной — оказалось, что для этого достаточно просто больших плавников, даже необязательно ими часто махать. Самыми медленными пловцами стали крылоногие моллюски со спиральной раковиной. В той же последовательности распределились улитки и по скорости погружения: медленнее остальных тонули моллюски со спиральной раковиной, затем — с вытянутой, и быстрые всех — с круглой (до 86 миллиметров в секунду). С учетом размера тела самыми быстрыми оказались уже улитки со спирально закрученной раковиной: за секунду они могут преодолеть расстояние в 45 раз больше длины своего тела. Единственная в исследовании улитка без раковины Pneumoderma atlantica не погружалась под силой тяжести вообще, но вверх и вбок она плыла не намного медленнее остальных — 18 миллиметров в секунду против 22 миллиметров в секунду у самой медленной из покрытотелых моллюсков.

Кроме того, выяснилось, что хотя при погружении траектории всех улиток прямые, далеко не все погружаются строго вертикально. Для снижения скорости крылоногие моллюски вида Diacria trispinosa «тонут», отклоняясь от вертикали примерно на 20 градусов, таким образом немного уменьшая скорость. Ученые считают, что к такому эффекту приводит форма раковины, которая становится для улитки своеобразным гидрокрылом и смещает ее вбок.

Ученые отмечают, что основные отличия в направлении и скорости течений при плавании морских улиток разных видов определяются в первую очередь числом Рейнольдса. Оно растет с увеличением размера тела и для улиток с разным типом раковины отличается примерно на порядок: для спирально закрученной раковины оно составляет несколько десятков, для вытянутой раковины — несколько сотен, а для круглой раковины — уже больше тысячи. Это влияет на выбор моллюском основного способа передвижения, но мало влияет на выбор оптимально глубины обитания: по словам ученых, она больше зависит от температуры, освещенности, и наличия пищи и хищников.

Морские улитки интересны ученым не только как животные с необычным способом плавания, но и как потенциальный источник полезных для человека веществ. Например, недавно на основе яда морских улиток ученые разработали миниатюрную версию инсулина, которая действует в несколько раз быстрее человеческого.

Александр Дубов

Let's block ads! (Why?)