Этот обыкновенный загадочный дельфин
Шрифт:
Чтобы избежать декомпрессионной болезни, чтобы не рисковать своей жизнью и здоровьем, водолаз, поработавший на значительной глубине, должен подниматься на поверхность не сразу, а постепенно, чтобы медленно снижалось давление воздуха, которым он дышит, и успевали выходить растворенные в крови газы. И чем больше глубина, на которой работал водолаз, тем больше растворено газов в его крови и тем дольше ему приходится подниматься на поверхность. Если глубина большая, то, проработав под водой полчаса, он должен после этого потратить несколько часов, чтобы подняться на поверхность! Согласитесь, не очень-то удобно. А если за это время на море начнется шторм, и судно, обеспечивающее подводную работу должно срочно сняться с якоря и уйти? Тогда выход один: срочно поднимать водолаза с риском для его жизни и, как только он окажется на борту, сразу же поместить его в декомпрессионную камеру. Такая камера обязательно есть на борту каждого хорошего специального судна, и повезет, если водолаза поместили туда не слишком поздно. Вот какими хлопотами
Ну а как же дельфин? Ведь, пробыв довольно долгое время под водой на глубине нескольких десятков метров, он стрелой вылетает на поверхность для очередного вдоха, нисколько не заботясь о снятии давления; но ничего похожего на декомпрессионную болезнь при этом у него не возникает. А секрет предельно прост. У водолаза все проблемы возникают потому, что через его легкие протекает огромное количество воздуха, в изобилии подаваемое от компрессора или из баллона: сотни, иногда тысячи литров (в пересчете на нормальное атмосферное давление). При этом в крови растворяется столько азота, сколько она может вместить под данным давлением — до полного насыщения. Неудивительно, что при сбросе давления начинается бурное выделение газовых пузырей. Дельфину же приходится обходиться без компрессора и без акваланга, в его распоряжении только те несколько литров воздуха, которые он набрал в легкие при последнем вдохе. Если с таким запасом воздуха животное нырнет даже на большую глубину, где высокое давление заставит раствориться в его крови почти весь азот этого воздуха, все равно этого количества недостаточно, чтобы насытить кровь азотом до опасного предела. Поэтому дельфин может смело подниматься на поверхность: азота в его крови совсем немного, никакого «вскипания» крови не произойдет.
Значит, если действовать «не числом, а умением» — решать проблему ныряния не количеством потребляемого воздуха, а умелым его использованием, — то это выгодно во всех отношениях.
Глава восемнадцатая
Летящие по волнам
Чем скорее проедешь, тем скорее приедешь.
В этом Козьма Прутков, безусловно, прав, тут не поспоришь. Уметь быстро двигаться — очень важно для любого животного. Так и добычу вернее нагонишь, и от врага спасешься. И надо сразу сказать, что по быстроте движения дельфины — большие мастера. Хотя обычно дельфин движется со скоростью 10–15 километров в час, но, если понадобится, может лететь в воде со скоростью больше 40 километров в час.
Эка невидаль, скажете вы, 40 километров в час! Да любой автомобиль может выжать все 100, а то и больше, а уж о самолетах и ракетах и говорить нечего.
Не торопитесь с таким заключением. Примите во внимание, во-первых, что автомобиль движется по гладкой дороге и преодолевать ему приходится лишь сопротивление воздуха — субстанцию очень легкую и податливую. Дельфину же при движении приходится преодолевать сопротивление воды — вещества почти в тысячу раз более плотного, чем воздух. Во-вторых, современный автомобиль имеет двигатель мощностью около 100 лошадиных сил, а то и побольше. Дельфин же располагает «двигателем» мощностью в одну-единственную дельфинью силу. Так что с учетом всех этих обстоятельств скоростные возможности дельфинов оказываются совершенно рекордными.
Далеко не сразу все ученые согласились с тем, что дельфины вообще могут двигаться с такой скоростью. Конечно, то, что они могут плавать очень быстро, было известно давно, но что значит «очень»? Многие моряки не раз рассказывали о необыкновенной скорости, с которой дельфины легко догоняют и перегоняют быстроходные суда. Но человеческий глаз — не самый совершенный инструмент для измерения скорости, в особенности если события разворачиваются на фоне волн, бегущих по пути или навстречу движущемуся животному. Может быть, все восторги по поводу быстроходности дельфинов преувеличены?
Только специально спланированные измерения могут дать точный ответ. Для этого дельфинов обучают плавать на скорость в особо оборудованной акватории, где трасса проплыва размечена буйками, а фото-, кино- или видеокамеры фиксируют положение плывущего дельфина в каждый момент времени, и можно точно установить, какой отрезок пути с какой скоростью пройден. Чтобы «объяснить» дельфинам, что от них требуется плыть как можно быстрее, придумывали разные способы. Можно поощрять животных только в том случае, если они доплывают до финиша не позже определенного момента, и это отведенное для проплыва время постепенно сокращать, побуждая дельфина двигаться все быстрее и быстрее. Можно варьировать количество поощряющего корма: проплыл быстрее — получи больше рыбы. А одна команда экспериментаторов придумала использовать такой простой и эффективный способ, как научить дельфина плавать вдогонку за «приманкой» — игрушкой на длинном шнуре, который наматывается
Кстати, есть и другой довольно простой способ узнать, какую предельную скорость могут развивать дельфины. Дело в том, что они хорошие прыгуны — часто выпрыгивают из воды на довольно большую высоту. В естественных условиях они делают это, видимо, просто чтобы поразвлечься. А в зрелищных дельфинариях животных специально обучают и тренируют, чтобы они по команде демонстрировали свои замечательно красивые прыжки. Они уверенно прыгают на высоту до пяти метров, иногда и повыше. Но что представляет собой прыжок дельфина? Он ведь не может сильно оттолкнуться от твердой поверхности, как это делает спортсмен-прыгун. Чтобы выпрыгнуть из воды, дельфин должен разогнаться под водой до довольно значительной скорости; тогда он по инерции может вылететь из воды вверх — на тем большую высоту, чем выше скорость. Какова должна быть скорость тела, чтобы оно, преодолевая силу тяжести, взлетело вверх на пять метров? Это задачка из школьного учебника физики. Любопытные могут легко найти там необходимые формулы и сделать расчет сами. Ну а я уж не буду мучить расчетами тех, кто не слишком любопытен, готов принять на веру: чтобы взлететь на пятиметровую высоту, скорость в момент отрыва от воды должна быть равна 10 метрам в секунду, то есть 36 километрам в час. Но это в идеале — если скорость направлена точно вверх и не происходит никаких потерь энергии на преодоление сопротивления воды в момент отрыва. А в реальных условиях и потери есть, и вылетает из воды дельфин не точно вверх, а под некоторым углом, так что нужно накинуть еще несколько километров — получится как раз около 40 километров в час или даже чуть побольше, примерно то же, что дали эксперименты с гонками за «зайцем».
До сих пор не вполне понятно, как удается дельфинам развивать такую скорость. Конечно, обтекаемая торпедообразная форма тела как нельзя лучше приспособлена к движению в плотной водной среде. Но этого мало. Обязательно нужно иметь хороший орган движения, который эффективно превращал бы мускульную энергию дельфина в энергию движения, толкал бы тело вперед. Такой орган (у животного) или механизм (у машины) называют движителем (не путайте с двигателем: например, у автомобиля, корабля, самолета двигатель — это мотор, а движитель — соответственно ведущие колеса, водный или воздушный винт). У дельфина движитель — это его хвостовой плавник, приспособление во многих отношениях замечательное. Горизонтальная гребущая лопасть хвостового плавника расположена на конце хвостового стебля и может поворачиваться вокруг точки крепления. Причем никакого сустава в этой точке нет, потому что в хвостовой лопасти нет костей скелета, но она закреплена на связках так, как будто там есть самый настоящий сустав или ось вращения. Поворачиваясь вокруг этой точки, хвостовая лопасть меняет свой угол относительно набегающего потока воды (его называют углом атаки) так, чтобы при взмахах хвоста вверх-вниз максимально отбрасывать назад струю воды и, отталкиваясь от нее, создавать наибольшее продвижение вперед. Примерно так же действуют ласты аквалангиста. Но именно примерно, а не точно так же. Ласты аквалангиста меняют угол атаки просто потому, что эластичная резиновая лопасть отгибается под напором воды. Дельфин же управляет своим хвостом активно, с помощью мышц и связок. Он всегда может повернуть лопасть под таким углом, чтобы при данной скорости движения этот движитель работал наиболее эффективно.
А сам хвостовой стебель, на котором закреплена лопасть, тоже испытывает сопротивление воды? Практически нет. Стебель сильно сплюснут с боков, поэтому при движениях вверх-вниз он, как нож, разрезает воду, практически не встречая сопротивления. Весь упор приходится на саму лопасть, повернутую под таким углом, чтобы сопротивление воды обратилось в тягу, толкающую тело дельфина вперед.
Своим хвостом-движителем дельфин управляет артистически. Режимы его работы — частота и амплитуда взмахов — всегда выбираются такими, чтобы достичь максимального эффекта при данной скорости движения. Когда дельфин только начинает разгон, хвост его описывает широкие, размашистые движения, помогающие разогнать с места массивное тело. По мере увеличения скорости несущийся навстречу поток воды сделал бы такие движения неэффективными, но характер работы хвоста меняется, его взмахи становятся все более короткими и быстрыми — при любой скорости находится оптимальный режим, дающий наилучшую отдачу.