Начать можно с того, что плавание, как способ передвижения, открывалось в эволюционной истории Земли дважды, – в разное время и разными путями. Древнейший, появившийся ещё в докембрии, метод перемещения в толще воды можно назвать «реактивным». Развивается он закономерно из свойственных наиболее примитивным организмам вялых трепыханий, связанных одновременно и с питанием, и с дыханием. Если существо всасывает воду, а затем, после очистки от частиц пищи и обогащения отходами жизнедеятельности, выталкивает её – возникает тяга.
Реактивный способ хорош экономичностью. В общем случае он не требует ни конструирования специальных органов движения (плавает животное тем же, чем дышит и питается), ни затрат энергии на собственно передвижение. Последнее происходит больше как следствие решения других задач…
Тем не менее, реактивный способ непопулярен в современном мире. Изначально он был изобретением наиболее примитивных животных. Их уделом он и остался. В основном. Головоногие переосмыслили старую идею на новом техническом уровне. В их исполнении водомёт очень эффективен, так как выталкивание воды через узкое сопло с огромным усилием и высокой скоростью позволяет обойтись малым количеством «рабочего тела», сделав при этот собственный корпус предельно обтекаемым. А если отбрасывается мало воды, то и трение мало…
То есть, реактивный двигатель тоже можно сделать хорошо, но для этого требуются сотни миллионов лет изобретательства, плюс – уже наличествующий сифон. Специфический метод гребли ресничками, ныне сохранившийся только у гребневиков, тоже можно пропустить. Так что, генеральной линией стало «ползание» в воде.
Ползание появилось в докембрии, как способ передвижения самых продвинутых тогда организмов. Ползание подразумевает изгибы или последовательные сокращения тела, так чтобы от переднего к заднему концу прокатывалась волна. Как таковое оно уже требовало наличия развитой мускулатуры и хоть какой-то нервной системы, – чтобы движение направлять и контролировать. Но способ, работавший в жидком иле, работал и просто в воде. Требовалось лишь увеличить частоту изгибов, чтобы набегающий поток жидкости создавал подъёмную силу…
И это, собственно, первый интересный момент. Плавать в кембрии ранее всего стали беспозвоночные. Соответственно, решившие проблему создания подъёмной силы в лоб, самым очевидным путём. Тело сплющивается по вертикали (что удобно и для ползания), может быть дополнительно расширено выступами по бокам, и всё оно, исключая голову, волнообразно извиваясь в вертикальной же плоскости, становится органом движения.
Способ плавания применявшийся в том числе и лучшими хищниками кембрия – динокаридами, – можно назвать простейшим. Овладение им возможно на минимальном уровне энергетики. Единственно, гибкое тело нельзя прикрыть прочным панцирем, – и членистоногим, предпочитавшим пассивную защиту, способ пришлось усовершенствовать. Если корпус жесткий и цельный, органом движения становится гибкий хвост с гребной лопастью – тельсоном. Для того, чтобы плавать с помощью весла требуется более мощная мускулатура. Но и сопротивление среды оказывается меньше.
...Интересно же вышеописанное тем, что хордовые сразу пошли другим путём, сплющив тело с боков и плавая изгибами в горизонтальной плоскости. Преимущества такого подхода не очевидны, особенно учитывая, что в остальных отношениях способы плавания отличались. Гребной лопастью становилось всё тело, расширенное единственным, неразрывным, охватывающим его по краям плавником. Но подъёмная сила при вертикальном расположении «крыла» почти не возникала… Ранним хордовым, не имеющим ни брони, ни вооружения, она просто не была нужна. В их телах отсутствовали твёрдые, тяжёлые ткани, которые тянули бы животное на дно.
Потом появились скелет и зубы. Некоторое время хордовые увлекались экспериментами с панцирями. Но проблема уже утратила актуальность, – мощность двигателя возросла. Постепенно сложилась классическая конструкция условной «рыбы». Место сплошного плавника заняла гребная лопасть на хвосте, – на которую передавалось усилие мускулатурой всего тела. И чем меньше эта лопасть, – тем стремительнее рыба, так как с убыванием площади поверхности тела сокращается и сопротивление… Двигатель дополнятся курсовым стабилизатором – спинным плавником, – а также вертикальным стабилизаторами и рулями, – двумя, тремя парами плавников по бокам снизу тела. Если пловцы устаревшей конструкции могли рулить только тягой, – с потерей скорости, – рыба, изменяя положение плавников, меняла ориентацию тела за счёт сопротивления среды.
...Стоит отметить, что лучшее, чем «рыба», физическое строение для движения в воде придумать, видимо, нельзя. «Рыбу» повторяли все пережившие наиболее глубокую адаптацию к плаванию эволюционные линии. Сначала ихтиозавры, потом мозазавры, потом – китообразные. Но последние уже подошли к задаче творчески. Количество рулевых лопастей снизилось до двух, плавание же стало осуществляться вертикальными изгибами, как у беспозвоночных. Причина такого решения, кажется, связана с особенностями строения позвоночника синапсид… Хотя…
Пингвин, например, диапсида, но плавает также вертикальными движениями лопасти. Среди же млекопитающих выделяются африканские водяные землеройки с хвостом, сплющенным с боков.
И, собственно, о «правильном» и «неправильном» плавании. Правильный метод подразумевает наличие небольшой лопасти, – чем меньше, тем эффективнее, – на заднем конце тела, на которую передаются усилия со всего корпуса, – максимально «вылизанного». Обязательной чертой «правильного» пловца также являются боковые рули, – чем они больше, тем выше манёвренность. Так что, несмотря на не слишком «рыбообразное» и вообще спортивное сложение, несмотря на не завершённую адаптацию в водной среде, ластоногие плавают совершенно правильно.
Бонусные статьи на Boosty и поддержка канала
«Неправильный» же метод используют морские черепахи, гребущие боковыми лопастями. Сходным образом, – с помощью ласт, – плавали плезиозавры и плиозавры, хвостом рулившие. Морально устаревшим является также способ крокодила, не имеющего рулей и перемещающегося боковыми изгибами тела, как было принято в палеозое.