книги из ГПНТБ / Зуев, Г. В. Живые ракеты

Сопоставление верблюда и игольного ушка, таким образом, оказывается не просто художественным обра­ зом; в отношении осьминогов оно имеет реальное осно­

вание.

Благодаря столь замечательной особенности осьмино­ ги надежно спасаются от многочисленных врагов, проле­ зая в узкие щели и углубления на дне, из которых живьем их невозможно извлечь никакими средствами.

Однако, описывая эти «проделки» цефалопод, мы не ответили на вопрос: как, за счет каких особенностей строе­ ния удается им вытягиваться в шнур или сплющиваться в блин?

А ответ несложен. Ведь скелет (раковина) у осьмино­ гов очень мал. Например, у обыкновенного осьминога, излюбленного объекта исследований ученых, лишь при тщательной препарировке под спинными покровами ман­ тии удается увидеть две тонкие и прозрачные пластинкипалочки — это и есть скелет. Нередко палочки трудно заметить, недаром же долгое время в науке бытовало мнение, что осьминоги вообще не имеют скелета. Эта «бесхребетность» позволяет осьминогам до неузнаваемо­ сти менять свой облик, «протекать» через щели и отвер­ стия.

Осьминоги не только ползают. Они ходят на «руках». Вот уже поистине необычные животные! Шествующий по дну осьминог, как утверждают очевидцы, необыкновенно важен. С достоинством несет он свое тело на длинных и прямых «руках». Со стороны моллюск напоминает ша­ гающего на ходулях человека. Что ж, гордость осьмино­ га вполне законна — ведь никто из его многочисленных собратьев на это не способен!

ПОЛЕТ

Летающие кальмары — поистине фантастическое и не­ забываемое зрелище, как полет ракеты. По-видимому,,мы

5?

настолько уже привыкли к самолетам, что только полет конструкций, лишенных крыльев, способен приковать на­ ше внимание.

Образное сравнение кальмара с ракетой полностью оправдано. Летают, правда, не все кальмары, а только немногие из них — приблизительно 10 видов.

Интересно, что способностью к полету обладают лишь небольшие особи, длина которых не превышает 20—25 см. Более крупных ни разу не находили на палубах кораб­ лей, не наблюдали в полете.

Вполне возможно, что это не случайное совпадение, а определенная закономерность. Как свидетельствуют ис­ следования, соотношения между весом и длиной живот­ ных характеризуются определенной математической за­ висимостью, т. е. для каждого вида животных можно составить уравнение и вывести закон, которому это соот­ ношение подчиняется. Общий характер данной зависимо­ сти криволинейный. Вес растет во много раз быстрее, не­ жели длина. По-видимому, до каких-то пределов длины общий вес тела животного, в частности кальмара, таков, что в момент выбрасывания струи из воронки сила тол­ чка достаточна для воздушного старта. По мере дальней­ шего роста сила мышц уже становится недостаточной для поднятия животного над водой.

«Полетные характеристики» этих живых ракет вы­ зывают неподдельное восхищение: нередко кальмары, а правильнее, кальмарчики (ведь иначе не назовешь 20-сан­ тиметрового малыша, имеющего 6—10-метрового собра­ та) залетают на верхние надстройки океанских лайнеров, а для этого нужно подняться по меньшей мере на 5— 8 м. Что ж, совсем не плохо! Расстояния, пролетаемые кальмарами над поверхностью океана, измеряются уже не метрами, а десятками метров: 50—60 м — обычная

52

дальность их полета. При попутном ветре кальмары мо­ гут пролететь не одну сотню метров.

Какой же должна быть начальная скорость в момент прыжка, можно ли рассчитать ее? Инженер В. Сафронов, проанализировав данные биологов, которые наблюдали кальмаров в полете, пришел к заключению, что началь­ ная скорость прыжка достигает 70 км/час.

Прыжки и полеты кальмаров наблюдали лишь в ночное время, что непосредственно связано с их образом жизни. Как и все остальные живущие в толще воды ор­ ганизмы, кальмары совершают суточные вертикальные миграции, днем — на глубину, ночью — к поверхности океана. Таким образом они постоянно следуют за скопле­ ниями планктона и рыб, которые составляют их основную пищу.

Эхолоты обнаруживают кальмаров в дневное время на глубине 300—500 м. Часто их скопления настолько значительны, что они оказываются своеобразным препят­ ствием для свободного распространения звука. Гидроаку­ стики по отношению к подобным помехам применяют специальный термин «глубоководный звукорассеиваю­ щий слой».

Способность кальмаров к полетам, как и у летучих рыб, возникла, очевидно, в процессе эволюции как приспо­ собление, необходимое для спасения от многочисленных хищников. Кальмар, исчезнувший из-под носа преследо­ вателя и опустившийся в воду в другом месте, где-то че­ рез 30 м, уже недосягаем. Очень полезная способность, особенно, если учесть, что враги моллюска — и рыбы, и птицы, и морские млекопитающие (тюлени, котики, дель­ фины, киты).

Характер полета кальмаров — парящий. Раскинув ши­ роко в стороны плавники, словно опираясь на них, каль­ мар как бы парит в потоках воздуха. Размеры плавников

53

летающих цефалопод в основном не меняются. Началь­ ная стартовая сила, развиваемая гидрореактивным дви­ жителем, по-видимому, настолько велика, что кальмар летит по инерции.

СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ СПРИНТЕРОВ МОРЯ

При знакомстве со способами передвижения головоногих моллюсков естественно возникает вопрос: какова же ско­ рость у каждого из них?

Все, кому приходилось наблюдать кальмаров в море, отмечают их удивительную и непостижимую способность мгновенно исчезать в момент опасности.

Однажды в Индийском океане я был свидетелем такой сцены. Где-то около полуночи наш корабль лег в дрейф, двигатели были выключены. Со стороны, очевидно, ко­ рабль представлял феерическое зрелище: ярко горели все люстры, фонари и прожекторы, светились иллюмина­ торы кают и служебных помещений.

Подобная иллюминация, надо сказать, всегда являет­ ся необычной, включается она лишь в особо торжествен­ ных случаях Несмотря на кажущуюся пустынность океа­ на, все суда во избежание столкновений, которые, к сожалению, еще случаются, пользуются единым между­ народным сводом сигналов как звуковых, так и световых. Согласно этому своду с наступлением сумерек на рубке судна зажигают разноцветные огни: зеленый — справа и красный — слева. Эти огни называются ходовыми и ясно показывают, куда держит путь корабль. Все остальные огни выключаются. ,

На борту нашего научно-исследовательского судна ра­ ботали ученые океанологи, ихтиологи, геологи, изучаю­ щие океан. Иллюминирован «Академик Ковалевский» в

54

ту ночь был совсем не случайно. Уже давно известно, что многие животные не только не боятся электрического све­ та, но, наоборот, как бы ищут его. Свет для них служит своего рода приманкой В науке такие организмы полу­ чили название положительно фототаксичных (в отличие от отрицательно фототаксичных, бегущих от света).

Лишь умолк дизель, как в освещенном пространстве возле борта появились какие-то призрачные тени. Это были летучие рыбы, или, как их называют моряки, «летуч­ ки», которые, расправив крылья-плавники, проплыли где-то под нами. Они — самые нетерпеливые — бессильны сопротивляться манящему действию света. Где-то в тем­ ноте раздался всплеск; и вот уже летучие рыбы замель­ кали в воздухе, как бабочки. То одна, то другая, не рас­ считав своих сил, падали на палубу.

Вот в воде засверкали молнии — одна, вторая, третья, но раскатов грома не слышно. Океан и небо спокойны, нет никаких признаков грозы. Это вышли на охоту каль­ мары, и «летучки» в панике выбрасываются из воды и удирают в темноту. Стремительные броски кальмаров на­ поминали выпущенные из лука стрелы. Зрелище поистине впечатляющее!

Но недолго кальмары оставались хозяевами положе­ ния. Из глубины появилось что-то темное и большое. За­ метили это и кальмары — уже через минуту и след их простыл. Золотые макрели спешили полакомиться каль­ марами. Но им на этот раз не повезло. Зато мы несколь­ ких поймали. Отличная была уха!

Если до этой ночи я как-то не придавал особенного значения рассказам о необычайно высоких скоростях пла­ вания кальмаров, то теперь все мои сомнения развеялись.

К сожалению, до настоящего времени прямых изме­ рений скорости плавания цефалопод нет, хотя попыток было немало. Пробовали определять скорость плавания

55

лей ожидало разочарование. Каждый раз слишком тес­ ными оказывались аквариумы, даже для маленьких цефалопод. Выход как будто прост: удлинить аквариумы до нужных размеров. Но и эта техническая трудность ока­ залась пока непреодолимой: длинные аквариумы нево­ зможно разместить ни в одной судовой лаборатории, где, как известно, каждый сантиметр площади ценится на вес золота.

Можно было бы построить специальный исследова­ тельский центр на берегу, но в этом случае появляются свои трудности — наиболее быстроплавающие виды жи­ вут, как правило, в открытых районах моря, вдали от берегов, и очень плохо переносят транспортировку.

А скоростная киносъемка? Тоже применяли, но ско­ рость 64 кадра в секунду оказалась недостаточной. Вмес­ то изображения на пленке оставались размытые полосы. При съемках, кроме того, снова столкнулись с капризным нравом новых киноактеров: пока камера работает, каль­ мары неподвижно висят на одном месте; стоит только кончиться пленке— они срываются с места.

Удобнее всего проводить наблюдения над кальмарами в замкнутых лотках или трубах.

Однако, несмотря на многочисленные трудности рабо­ ты с головоногими моллюсками, ученым удалось собрать некоторые данные о скоростях их плавания. Английский зоолог Д. Синелл, долгое время изучавший поведение осьминогов, считает, что они могут плыть со скоростью до 15 км/час. Что же, пока мы можем только поверить ему на слово.

Самые быстрые пловцы среди головоногих, конечно, кальмары. Не исключено, что в океанских просторах они успешно конкурируют с такими спринтерами, как тунцы, макрели, дельфины. Свидетельством этого может слу­

57

жить их хорошо обтекаемое веретеновидное тело и мощ­ ный движитель.

По имеющимся в литературе сведениям, диапазон ско­ рости плавания кальмаров колеблется от 30 до 55 км/час. Это весьма значительные скорости, и тем не менее ду­ мается, что они достоверны.

Колебания скоростей, очевидно, объясняются следую­ щими причинами: во-первых, наблюдения относятся к кальмарам не только неодинаковых размеров, но и раз­ ных видов, а науке известно около 350 видов этих цефалопод. По своему анатомическому строению и образу жизни они настолько различны, что иной осьминог больше похож на кальмара, чем кальмар сам на себя.

Кроме того, скорость плавания не остается постоянной на протяжении всей жизни; с ростом животного она не­ уклонно возрастает. Если кальмар длиной 20 см способен развивать скорость до 30—40 км/час, то его более круп­ ный родич плавает гораздо быстрее. Эта закономерность, универсальная для всех водных животных, была установ­ лена академиком В. Шулейкиным.

Во-вторых, никто из наблюдателей точно не указыва­ ет, о какой скорости идет речь. Максимальная это ско­ рость или средняя? При медленном плавании кальмар развивает одну скорость, при быстром — другую, перед прыжком — третью. Вот почему необходимо дифферен­ цировать скорость в момент наблюдения.

Нами была предпринята попытка рассчитать скорость кальмара на броске. В качестве исходных показателей избрали дальность и угол выбрасывания струи воды из воронки у кальмара Sumplectoteuthis oualaniensis, одного из наиболее быстроплавающих цефалопод. Этот кальмар широко распространен в тропической и субтропической областях Тихого и Индийского океанов, его нередко ловят в промысловых количествах в Южной Японии. Он часто

58

выпрыгивает из воды. Мне неоднократно приходилось наблюдать это в ночное время в Индийском океане...

Возвратимся к методике расчета скорости. Только что пойманного кальмара осторожно кладут брюхом кверху в плоский открытый сверху сосуд с водой так, чтобы его воронка (сопло) была видна. Естественно, на столь «не­ тактичное» обращение кальмар отвечает сильным «плев­ ком». Другими словами, он выбрасывает из сопла силь­ ную струю воды, стремясь, вырваться на волю.

Аименно это и нужно. Измеряем длину струи, угол

еевыбрасывания — и исходные данные для расчетов в наших руках. Сами расчеты совсем не сложны, и сейчас мы это попробуем доказать.

Согласно классической механике величина силы тяги движителя численно пропорциональна вызываемому ею изменению количества движения за единицу времени. Масса воды, используемая кальмарами для создания дви­ жущей силы, определяется величиной объема мантийной полости. Как уже указывалось выше, для кальмаров мак­ симальный объем мантийной полости составляет в сред­ нем половину полного объема тела, а время одного им­ пульса при быстром плавании — 1/5 сек.

Силу тяги реактивного двигателя можно выразить так:

Т = w-p-v3

(w — сечение сопла, р — плотность воды, о,— скорость истечения струи). В этой формуле два неизвестных чле­ на — w и V.

.Известно, что всякое тело, брошенное под углом к горизонту с какой-либо начальной скоростью, движется (не учитывая сил сопротивления воздуха) по параболи­ ческой траектории. Следовательно, зная расстояние поле­ та этого тела, можно вычислить его начальную скорость.

69

В нашем случае вместо абстрактного тела имеется впол­ не определенная масса струи воды.

Так как расстояние, пролетаемое струей (я), рассчи­ тывается по формуле

ч2sin2cp

S

(ср — угол выбрасывания струи к горизонту и g — ускоре­ ние свободного падения), то скорость выбрасывания (v) будет равна:

Кальмар длиной 20 см выбросил струю на расстояние около 6 м. Угол наклона воронки к горизонту был близок к 10°.

Для решения поставленной задачи рассмотрим услов­ но движение кальмара как равномерное со средней ско­ ростью Vo. При этом условии величина силы тяги (Т) чис­ ленно равна .силе сопротивления (F). В свою очередь сила сопротивления равна:

(сх — коэффициент сопротивления, S — площадь смочен­ ной поверхности (площадь тела кальмара), Vo — ско­ рость, с которой моллюск плывет, р — плотность воды).

Условно можно принять, что сх равняется 0,02, прибли­ жаясь по своему значению к величине коэффициента со­ противления тел вращения, имеющих хорошо обтекаемую форму. По-видимому, условно принятая нами величина сх все же завышена, так как кальмары способны управ­ лять пограничным слоем и тем. самым уменьшать вели­ чину лобового сопротивления.

60