Морські равлики з круглою раковиною відмовилися тонути вертикально

Американські інженери пов'язали швидкість плавання і занурення декількох видів тропічних морських равликів з формою їх мушлі і розмірами тіла. При русі обох типів найповільнішими виявилися равлики зі спірально закрученою раковиною, а найшвидшими - з круглою раковиною. Цікаво, що при пасивному зануренні під дією сили тяжкості для уповільнення равлики з круглою раковиною відхиляються від вертикалі на 20 градусів, пишуть вчені в.

Черевоногі молюски - важливі представники морського зоопланктону, що входять у більшу частину харчових ланцюжків: як у ролі хижаків, так і в ролі їжі. В основному це морські равлики - невеликі тварини розміром в пару сантиметрів, які мешкають в теплій воді на порівняно невеликій глибині - від десятка до пари сотень метрів. Ці молюски відіграють важливу роль у геохімічному вуглецевому циклі: під час життя молюсків карбонатні мушлі знаходяться в товщі води, а після їх смерті осідають на дно.

У пошуках їжі та безпечного місця морські равлики досить швидко переміщуються у воді, долаючи за день десятки або навіть сотні метрів як у вертикальному, так і в горизонтальному напрямку. Відомо, що рухатися ці тварини можуть двома способами: для переміщення вгору або вбок равлики рухають невеликими плавниками, змахуючи ними як крилами (тому деяких морських равликів іноді називають морськими метеликами). Якщо ж потрібно швидко проплисти вниз, то молюск забирається в раковину і починає занурення під дією сили тяжкості (тобто фактично тоне).

Вчені вважають такий спосіб руху найбільш ефективним, якщо потрібно швидко сховатися від хижака. Через мушлю молюски в цілому набагато важчі води, тому з таким зануренням проблем немає, єдина складність - вчасно зупинитися, щоб випадково не заплисти надмірно глибоко і покинути комфортну зону проживання.

При цьому, незважаючи на різноманітність і загальну кількість пелагічних морських равликів, особливості їх руху (як активного плавання, так і пасивного занурення) дуже мало вивчені. Більшість видів неможливо культивувати в штучному середовищі, а у відкритому морі вивчати біомеханіку маленьких і рухомих організмів у товщі води непросто. Тому, щоб вивчити особливості плавання морських равликів, американські і бермудські інженери під керівництвом Девіда Мерфі (David W. Murphy) з Південно-Флоридського університету спеціально зібрали у водах Атлантичного океану кілька видів молюсків і спостерігали за ними протягом доби в прозорому акваріумі, після чого випустили назад.

Всього дослідники записали 95 коротких відео з переміщеннями дев'яти видів морських равликів: семи видів покритілих крилоногих молюсків (), і по одному виду голотілих крилоногих () без раковини і гетеропод () - з раковиною, але одним непарним плавником. За типом мушлі цих морських равликів можна розділити на чотири групи: зі спірально закрученою раковиною (як у виноградного равлика), витягнутою раковиною, круглою раковиною або взагалі без раковини. У результаті вимірювань вчені отримали дані про траєкторію руху молюсків, розмір тіла, розмах «крил», частоту помахів, швидкість і кількість Рейнольдса при плаванні і зануренні.

При плаванні (вгору або вбок) всі траєкторії були пілоподібними - через періодичні помахи крилами молюски переміщалися ривками. Помахи з частотою від 4 до 12 герц дозволяли розігнатися до 84 міліметрів на секунду. Володарем рекорду швидкості плавання серед морських равликів стала з круглою раковиною - виявилося, що для цього досить просто великих плавників, навіть необов'язково ними часто махати. Найповільнішими плавцями стали крилоногі молюски зі спіральною раковиною.

У тій же послідовності розподілилися равлики і за швидкістю занурення: повільніше за інших тонули молюски зі спіральною раковиною, потім - з витягнутою, і швидкі всіх - з круглої (до 86 міліметрів на секунду). Правда з урахуванням розміру тіла найшвидшими виявилися вже равлики зі спірально закрученою раковиною: за секунду вони можуть подолати відстань у 45 разів більше довжини свого тіла. Єдина в дослідженні равлик без мушлі взагалі не занурювалася через гравітацію, але вгору і вбік вона пливла не набагато повільніше за решту - 18 міліметрів на секунду проти 22 міліметрів на секунду у найповільнішої з покриттілих молюсків.

Крім того, з'ясувалося, що хоча при зануренні траєкторії всіх равликів прямі, далеко не всі занурюються строго вертикально. Для зниження швидкості крилоногі молюски виду «тонуть», відхиляючись від вертикалі приблизно на 20 градусів і трохи зменшуючи таким чином швидкість. Вчені вважають, що до такого ефекту призводить форма мушлі, яка стає для равлика своєрідним гідрокрилом і зміщує її вбік.

Вчені відзначають, що основні відмінності в напрямку і швидкості течій при плаванні морських равликів різних видів визначаються в першу чергу числом Рейнольдса. Воно зростає зі збільшенням розміру тіла і для равликів з різним типом мушлі відрізняється приблизно на порядок: для спірально закрученої раковини воно становить кілька десятків, для витягнутої раковини - кілька сотень, а для круглої раковини - вже більше тисячі. Це впливає на вибір молюском основного способу пересування, але мало впливає на вибір оптимальної глибини проживання: за словами вчених, вона більше залежить від температури, освітленості, і наявності їжі та хижаків.

Морські равлики цікаві вченим не тільки як тварини з незвичайним способом плавання, але і як потенційне джерело корисних для людини речовин. Наприклад, нещодавно на основі отрути морських равликів вчені розробили мініатюрну версію інсуліну, яка діє в кілька разів швидше людського.