Рыбы – древние водные обитатели. Создавая живые организмы, обитающие в воде, природа в процессе эволюции дала водным обитателям особые приспособления для преодоления сопротивления среды, в которой плавают рыбы.
За 400 – миллионную историю своего существования рыбы, как ни какие другие живые обитатели водоемов накопили множество «секретов», позволяющих максимально использовать водную среду обитания. При этом они достигают больших скоростей передвижения и не слишком растрачивают накопленную энергию.
Обтекаемая форма тела помогает увеличить скорость
В открытых просторах Атлантики обитает рыба тунец – настоящий рекордсмен по заплывам в морской воде. Он способен перемещаться на расстояние около 9000 тысяч километров. По скорости передвижения тунец занимает третье место среди рыб, после рыбы-меч и парусника. В погоне за добычей тунец способен развивать скорость до 90 километров в час.
Приспособления к скоростному плаванию у данного вида рыб связаны со специальным механизмом ламиниризации. Тунцы имеют ламинизированную форму тела с определенным соотношением середины длины тела с максимальным сечением. Поверхность тела рыб покрывает гладкая и эластичная кожа, лишенная чешуи. Такие особенности придают великолепную обтекаемую форму тунцам, увеличивают маневренность рыб и скорость передвижения.
Слизистое вещество уменьшает сопротивление в воде
Верхний покров тела тунцов выделяет слизистое вещество, которое взаимодействует со слоем воды на границе с телом рыбы. Чем больше скорость плавания, тем сильнее выделяется слизь. При этом уменьшается сопротивление водной среды, и тунец движется с большой скоростью. Слизь на коже действует как своеобразная смазка, снижающая неровности на поверхности тела рыбы.
Плавники у рыб экономят энергию
Не менее своеобразные приспособления для увеличения скорости передвижения в воде имеются у рыбы–меч. Форма тела водного животного напоминает профиль крыла самолета. Она помогает созданию подъемной силы при движении рыбы вперед и не требует больших затрат энергии.
Скоростное плавание рыбы-меч обеспечивает также удлиненный хвостовой плавник серповидной формы. Такой хвост обладает великолепными аэродинамическими свойствами.
Хвост–серп развивает высокую тягу при передвижении в воде. Снижают сопротивление воды также боковые плавники и спинной. Нервные окончания проходят к каждому лучу плавника, то позволяет рыбе точно регулировать обтекание тела изменением положения плавников.
Жабры усиливают приток кислорода
Кроме того, важную роль при движении меч–рыбы в воде выполняют жабры. Изменяя положение жаберных крышек, рыба увеличивает приток воды к сосудам, снабжающим жабры кровью, следовательно, усиливается поступление кислорода к клеткам мышечных тканей.
Кавитация – холодное вскипание экономит энергию
Необыкновенно прочный костяной нос–меч, которым рыба часто проламывает борта лодок и катеров нужен не столько для нападения на движущиеся объекты. Даже каракатиц и мелких рыбешек не всегда этот хищник нанизывает на острый вырост. Особое прочное образование впереди тела, так называемый «меч», способствует увеличению скорости при передвижении в воде.
При этом образуется «холодное вскипание» водяного слоя с образованием массы мельчайших пузырьков воздуха, наполненных смесью пара с воздухом. При исчезновении пузырьков, так называемом схлопывании, возникает явление кавитации. При максимальной скорости тело рыбы находится не столько в воде, а окружено водно – газовой смесью. Сопротивление среды при этом существенно снижается. При этом рыбы достигают больших скоростей передвижения и не слишком растрачивают накопленную энергию.
Все приспособления: обтекаемая форма тела, слой жира, особое расположение и форма плавников, выделение слизи, усиленное снабжение жабр кислородом, наложение чешуек друга на друга, как черепица, необходимо для экономии энергии при передвижении в воде.