Когда смотришь на акулу, плывущую в океанариуме, кажется, что её хвост просто бьёт из стороны в сторону, как у любой другой рыбы — но это обманчивое впечатление, потому что акулий хвост устроен сложнее и хитрее, чем кажется на первый взгляд. В отличие от дельфинов и китов, которые изгибают хвост вертикально вверх-вниз (они унаследовали это движение от наземных предков, ходивших на четырёх ногах), акулы, как и большинство рыб, бьют хвостом горизонтально из стороны в сторону, и эта разница определяет всю их манеру плавания, скорость и манёвренность.
Асимметрия, которая ускоряет
У большинства рыб хвост симметричный — верхняя и нижняя лопасти одинаковые по размеру и форме, что создаёт равномерную тягу и позволяет плавать с постоянной скоростью без лишних усилий. У акул хвост асимметричный: верхняя лопасть заметно длиннее нижней, и это не случайная причуда эволюции, а гениальное приспособление, которое снижает трение и позволяет акуле двигаться быстрее при тех же энергозатратах. Верхняя лопасть, как крыло самолёта, создаёт подъёмную силу, которая компенсирует вес тяжёлого тела и не даёт акуле задирать нос вверх или, наоборот, уходить носом вниз.
Грег Скомал, акулий биолог из Океанографического института Вудс-Хоул, в интервью журналу «Shark Week» объясняет:
«Асимметричный хвост акулы — это эволюционный компромисс между скоростью и манёвренностью. Более длинная верхняя лопасть толкает акулу вперёд и одновременно приподнимает её, компенсируя вес печени и тяжёлого тела. Без этого акуле пришлось бы тратить лишнюю энергию на то, чтобы не уйти на дно, и она не смогла бы развивать такую высокую скорость на коротких дистанциях».
Быстрее — не всегда лучше
Форма акульего хвоста напрямую связана с образом жизни. У быстрых пелагических акул — белой, мако, акулы-молот — хвост серповидный, полулунный, почти как у тунца, с длинными узкими лопастями и очень глубокой выемкой посередине, что позволяет им развивать скорость до 70 километров в час, но делает их менее манёвренными на коротких дистанциях. У акул, которые охотятся у дна или в коралловых рифах, например у рифовых и кошачьих акул, хвост короче и шире, с небольшой выемкой, потому что им важнее резво развернуться в узком пространстве, чем догонять быстро уплывающую добычу.
А вот у лисьей акулы хвост вообще не похож на акулий: верхняя лопасть длинная и прямая, почти как кнут, и составляет до половины длины всей рыбы. Этим хвостом лисья акула не плывёт, а охотится: она загоняет косяк рыб, а потом бьёт по воде хвостом, оглушая жертву ударами, как битой. Другие акулы так не делают — это уникальное приспособление, которое есть только у трёх видов лисьих акул.
Интересный факт: учёные засняли, как лисья акула хвостом со скоростью 30 километров в час врезается в косяк сардин и оглушает сразу до десяти рыб одним ударом. Сила удара такая, что перепонки между пальцами на руках дайвера, снимавшего это под водой, вибрировали на расстоянии пяти метров.
Хвост как зеркало эволюции
Ископаемые остатки древних акул показывают, что форма хвоста менялась вместе с образом жизни. Ранние акулы, жившие 400 миллионов лет назад, имели почти симметричные хвосты, потому что плавали у дна и не нуждались в высоких скоростях. Когда 200 миллионов лет назад акулы начали осваивать открытый океан, их хвосты стали асимметричными, а выемка между лопастями углубилась — так появились предки современных белых акул и мако.
Акулы-молоты, которые ответвились от общего ствола около 50 миллионов лет назад, имеют особенно интересный хвост: он асимметричный, но нижняя лопасть у них длиннее, чем у других акул, потому что их широкие головы создают лишнее сопротивление воде, и более длинная нижняя лопасть помогает компенсировать этот эффект. Без такой конструкции акула-молот просто не смогла бы плавать прямо — её бы постоянно разворачивало в сторону.
Гэвин Нейлор, старший научный сотрудник программы «Акулы» в Университете Флориды, в интервью National Geographic заметил:
«Если вы посмотрите на хвост акулы, вы многое сможете сказать о том, как она живёт. Длинный серповидный — охотится на быструю добычу в открытом океане. Короткий и широкий — шныряет по дну в поисках крабов и моллюсков. Огромный верхний плавник — толкается в коралловых зарослях, где важна манёвренность. Это как паспорт, который выдан эволюцией и никогда не врёт».
Как работает хвост при поворотах
Когда акуле нужно резко повернуть, она не просто изгибает тело в сторону, как это делают костистые рыбы, а задействует хвост как руль направления. Она выпрямляет тело, а хвост резко бьёт в противоположную повороту сторону, создавая реактивный момент, который разворачивает рыбу практически на месте. Дельфины так не умеют — их вертикальный хвост толкает только вперёд, а поворачивают они грудными плавниками.
Благодаря этой особенности акулы могут разворачиваться на 180 градусов на длине собственного тела, что делает их одними из самых манёвренных хищников в океане, особенно на коротких дистанциях, где важна не скорость, а способность удержать добычу, которая пытается уйти в сторону.
А вы когда-нибудь задумывались, почему акула, которая кажется такой неуклюжей и медленной в океанариуме, в дикой природе способна молниеносно развернуться и уйти от преследования? Напишите в комментариях, что вы думаете об этом эволюционном изобретении — гениальном или, наоборот, слишком сложном для такой задачи, как просто плавание.
Хвост — не единственный двигатель
Хотя хвост — главный мотор акулы, он не единственный. При медленном плавании акулы используют грудные плавники, которые работают как крылья, создавая подъёмную силу и позволяя почти парить в воде без лишних движений хвостом. А вот при резком ускорении включаются и хвост, и спинные плавники, и даже брюшные — всё тело работает как единый гидравлический агрегат, который за доли секунды выбрасывает акулу вперёд на несколько метров.
У некоторых видов — например, у акулы-домовой, которая живёт на большой глубине, — хвост устроен так, что акула может двигаться задом наперёд почти так же быстро, как вперёд, и это помогает ей выбираться из узких расщелин, куда она забирается за добычей.
Если история о том, как форма акульего хвоста определяет всю жизнь рыбы — от скорости до манёвренности и даже способа охоты, — заставила вас по-новому взглянуть на этих хищников, поделитесь статьёй с друзьями, пусть они тоже знают, что у акулы за кормой не просто плавник, а сложнейший эволюционный механизм, который учёные изучают до сих пор. И подписывайтесь на канал, чтобы не пропустить следующий выпуск!