Когда Джереми Голдбоген, доцент биологии Стэнфордского университета, прикрепил записывающие устройства к горбатым китам, он надеялся узнать больше о том, как животные передвигаются в естественной среде - глубоко под водой и вдали от человеческих возможностей. наблюдать.
Однако в процессе просмотра кадров, на которых киты кормятся группами, он и его команда заметили кое-что неожиданное. В редких случаях камеры ловили китов, машущих передними плавниками, как пингвины или морские львы, но совершенно не похожих на китов, виденных ранее.
«Киты управляют своим плаванием с помощью своих мускулистых хвостов», - сказал Паоло Сегре, исследователь с докторской степенью. «Однако в этом случае мы задокументировали первый пример того, как кит машет ластами, чтобы двигаться вперед, используя движение, похожее на взмах крыльев птицы».
Это новое движение, подробно описанное в журнале Current Biology от 10 июля, помогает исследователям лучше понять способности и анатомию этих загадочных животных, а также может дать информацию для создания биологически вдохновленного дизайна.
Уникальные ласты
Передние ласты горбачей неровные и тонкие по сравнению с гораздо более короткими и гладкими передними ластами других китов. На самом деле они настолько своеобразны, что научное название горбатых китов, Megaptera novaeangliae, означает «большекрылый житель Новой Англии».
Поскольку ученые думали, что передние ласты в основном участвуют в рулевом управлении, логично предположить, что необычная форма ласт могла объяснить известное мастерство маневрирования горбачей. Технология маркировки видео, подобная той, что разработана в Goldbogen Lab, является относительно новой, поэтому ученые только недавно получили возможность проверить и расширить эту гипотезу.
«В прошлом исследователи изучали структуру плавников китов у мертвых животных», - сказал Голдбоген, который проводит свои исследования на морской станции Хопкинса и является старшим автором статьи. «Но впервые мы можем увидеть, как эта структура на самом деле используется у живого кита - в его естественной среде».
Из отснятого материала группа оценила гидродинамические силы, создаваемые взмахами крыльев, и обнаружила, что киты создают значительную тягу. Они также обнаружили, что такое поведение встречается крайне редко. За сотни часов видео, некоторые из которых включали группы из примерно 200 китов, они видели, как передний плавник взмахивает только дважды, возможно, поэтому они первыми сообщили об этом.
«Это, вероятно, очень дорого с точки зрения энергии и используется только для коротких всплесков ускорения», - сказал Сегре, ведущий автор статьи.«Вполне вероятно, что горбатые киты - единственные виды, которые могут делать это из-за длины и широкого диапазона движений их плавников».
Горбатый кит является наиболее изученным из всех китов, сказал Голдбоген, но, раскрывая новую цель его одноименного придатка, эта работа демонстрирует, что нам предстоит узнать гораздо больше об этом виде.
Био-вдохновение
В дополнение к тому, что мы можем больше узнать об этих загадочных морских гигантах, исследования биомеханики китов могут быть использованы учеными в других областях. Даже наши лучшие водные технологии еще не догнали способность китов быстро и точно перемещать свои огромные тела или их чрезвычайно эффективные миграции на большие расстояния.
«Поняв, как сгибается тело и как ласты и плавники используются для маневрирования, мы лучше поймем механизмы, используемые самыми крупными животными для достижения высокоэффективной локомоции», - сказал Голдбоген.«Поэтому наше исследование имеет значение для приложений биомиметического дизайна от повышения производительности животных до механизированных подводных аппаратов».
Следующим шагом группы является создание 3D-движения и 360-градусной панорамной видеоверсии их метки, которая бы запечатлела все тело кита вместе с окружающей средой вокруг него.