Передвижение животных в воде

Чтобы плавать и дрейфовать, нужно иметь определенное соотношение массы и объема тела. Обтекаемая форма тела облегчает многим животным движение в толще воды.

Кряква — довольно тяжелая птица, однако она не тонет. Когда утка распушает перья, между ними накапливается воздух, который удерживает ее на плаву, подобно спасательному жилету. Благодаря воздуху общая плотность тела кряквы становится меньше плотности воды.

По закону Архимеда

На поверхности реки утку удерживает выталкивающая сила, равная по величине весу воды, вытесненной телом птицы. Перед нырянием птица делает резкий рывок, выгибая спину. Давление воды вытесняет часть воздуха из оперения. Утка как бы выпустила воздух из своего «спасательного жилета», уменьшив общую плотность тела и тем самым облегчив погружение. Чтобы оставаться под водой, птице достаточно слегка двигать перепончатыми лапами. Вынырнув, утка встряхивается и распушает перья: ее «спасательный жилет» вновь наполняется воздухом. Оперение уток и других водоплавающих птиц не намокает: пернатые регулярно смазывают свои перья маслянистыми выделениями особых копчиковых желез.

Регулировка глубины

Сходным образом действуют и рыбы. Регулировать общую плотность тела им помогает плавательный пузырь, функционирующий как заполненный газом буй. Его объем, а значит, и свою плавучесть рыба может менять произвольно.

У каракатицы нет плавательного пузыря, но внутри ее тела находится пористый рудимент раковины, заполненный газом. Кашалоту помогает плавать расположенная в верхней части головы «подушка» из особого воскоподобного вещества – спермацета. Носовые ходы у кита проходят сквозь спермацетовую подушку. Когда кашалот ныряет, носовые проходы наполняются холодной водой, которая охлаждает спермацет. От этого его объем уменьшается, что позволяет киту погрузиться на огромную глубину. Согрев спермацет с помощью крови, кит становится легче и всплывает на поверхность.

Техника плавания

Водным животным приходится искать компромиссы между скоростью передвижения, маневренностью и необходимостью экономить энергию. Рыба, скользящая в толще воды, не должна уставать. По способу плавания можно различить три типа рыб. Первые, например тунцы, – стайеры, способные преодолевать большие расстояния. Вторые (барракуды) совершают молниеносные броски. Третьи(рыбы-бабочки) обладают невероятной маневренностью. Большинство рыб, впрочем, не отличаются каким-то особым стилем плавания.

Расход энергии

Во время плавания наиболее эффективно расходуют энергию тунцы и другие крупные пелагические рыбы (обитающие в толще воды и на ее поверхности). Обтекаемая, напоминающая веретено форма уменьшает сопротивление воды и облегчает движение тунца. Его узкий серповидный хвостовой плавник соединен с телом тонким перехватом. Работая хвостом, тунец может несколько дней подряд плыть со скоростью около 15 км/ч. Тунцы — неважные спринтеры и не особенно маневренны, зато способны без устали преследовать добычу на огромных дистанциях.

Акула-мако расходует энергию не столь эффективно. При плавании она волнообразно изгибает почти все тело, тогда как тунец машет только хвостом. Акула-мако плавает медленнее тунца, но способна развивать большее ускорение. Однако ни одна рыба не сравнится по ускорению с щукой или барракудой. Маневренности у этих рыб не больше, чем у танка, но мощный хвост с крупным плавником позволяет им молниеносно бросаться на добычу. Взмах хвоста требует от рыб больших затрат энергии.

Рыба-бабочка живет у коралловых рифов. Их причудливый рельеф сильно затрудняет передвижение. Уплощенное яйцевидное тело рыбы невелико в длину, но легко разворачивается при малейших взмахах грудных плавников. Их частые взмахи позволяют рыбе легко двигаться во всех направлениях.

Вот это скорость!

Всем животным, активно плавающим в толще воды, в той или иной степени свойственна обтекаемая форма тела. У рыб-мечей и парусников она достигает совершенства. Верхняя челюсть у них вытянулась в длинный отросток, уменьшающий завихрения воды при быстром скольжении в ее  толще. Благодаря этому рыбы могут развивать скорость 110 км/ч, а средняя скорость их плавания составляет около 50 км/ч.

Морские млекопитающие сильно уступают своими скоростными качествами рыбам. Одни из самых быстроходных среди них, дельфины, способны плыть со скоростью до 55 км/ч. Дельфины могли бы двигаться гораздо быстрее, но, как показали недавние исследования, для них это слишком болезненно: когда животное развивает сверхскорость, вокруг его хвоста образуется масса воздушных пузырьков, которые, лопаясь, раздражают унизывающие хвост болевые рецепторы.