Внешняя кинематика, гидродинамика плавания рыб (часть 2)
Super Sait-1

Таким образом, маловероятно, чтобы слизь или специализированные покрытия тела играли главную роль в снижении гидродинамического сопротивления у рыб. Очевидно, первое место в этом снижении принадлежит характеру самих плавательных движений. В этой связи следует упомянуть об образовании в гидродинамическом следе движущихся животных вихревых дорожек «дорожек Голубева». Это одна из важнейших адаптаций к движению у широкого круга животных (насекомых, рыб, птиц, дельфинов). Экспериментальное доказательство и описание таких дорожек для рыб мы находим у ряда авторов. При колебательном движении туловище как бы скользит вдоль пришедших в движение слоев жидкости, и они превращаются в маленькие водовороты. При движении рыб мимо этих водоворотов они вкручиваются сильнее и увеличиваются в размере. Когда хвост по касательной проносится по завихрению, рыбы получают накопившуюся там кинетическую энергию вращения и плывут как бы отталкиваясь от этих водоворотов. Импульс движения рыбы связан при этом с возникновением в создаваемом ее хвостовым плавником вихревом следе направленной назад реактивной струи. Поэтому эта теория может быть по предложению Лайтхилла названа реактивной.
Специфический, нестационарный тип тяги у рыб лишь недавно стали учитывать в теоретических построениях. Теории Лайтхилла и Г.В. Логвиновича, основанные на «теории тонкого тела», позволяют исходя из характеристик кинематики рыб в настоящее время достаточно надежно оценить ее динамические характеристики (расчет сопротивления и тяги).
Исследователи стремились вычислить энергию, расходуемую рыбой при движении различными путями. При экспериментальных исследованиях эту величину пытались определить двумя способами: по прямому количественному определению «сжигаемых продуктов» во время плавания, путем сравнения с контрольными рыбами и по величине потребления кислорода, путем ее перевода в энергию при помощи оксикалориметрического коэффициента. Второй способ получил наибольшее распространение. С увеличением скорости движения количество потребляемого кислорода, а значит, и расходуемой энергии резко увеличивается. Однако строгая связь между уровнями активности и потреблением кислорода отсутствует. Рыбы при движении почти на всех скоростях входят в так называемую кислородную задолженность. Поэтому получаемый в процессе экспериментов материал только приблизительно отражает истинные зависимости. С учетом этих допущений была получена общая картина энергетического баланса рыбы при движении. Из сопоставления энергетических затрат на движение нерки с силой сопротивления, возникающей при протягивании мертвой рыбы, было найдено, что эффективность движения при помощи волнообразного изгибания тела сохраняется только в пределах скоростей от 1,3 до 8,2 L/сек.
При скоростях ниже 1,3 L/сек затраты энергии относительно неэффективны.
Помимо экспериментального пути были предприняты попытки рассчитать энергию, требующуюся для движения рыб, теоретически. Несмотря на хорошую сопоставимость с наблюдавшимися значениями для некоторых видов, данные расчеты в целом все же условны. Они игнорируют видовую специфику и, следовательно, применимы лишь для определенного набора видов. Кроме того, при подобных расчетах, как правило, не учитывается то, что двигательная мускулатура рыб неоднородна. Она состоит из так называемой красной и белой мышечной ткани, различающейся не только по биохимическому составу, гистологической структуре и иннервации, но и функционально.


Super Sait-1