Вокруг Света 1973 № 03 (2390) - [45]

Вот тут и начинаются головоломки. Расчеты показывают, что для движения в воде, тела идеально обтекаемой формы длиной в пять метров со скоростью 140 километров в час нужна мощность 1500—2000 лошадиных сил. Никакое живое существо таких размеров подобной мощностью обладать не может.

Надо сказать, что ученые не впервые столкнулись с таким парадоксом. Еще в 1936 году были сделаны расчеты, показавшие, что дельфины не могут развить скорость более 20 километров в час. А они, ничего не зная об этих расчетах, спокойно плавали со скоростью 40—50 километров в час.

Английский зоолог Дж. Грей, проводя в бассейне опыты с моделями дельфинов, установил, что либо мышцы дельфина в семь-восемь раз сильнее, чем у любого млекопитающего того же веса, что совершенно невероятно, либо дельфин при движении испытывает во столько же раз меньшее сопротивление, чем его модель. Последнее означало, что дельфин каким-то образом «управляет» средой, меняя ее свойства.

По имени исследователя это явление стали называть «парадоксом Грея». Постепенно ученые выяснили, как именно дельфин «управляет» средой: его мягкая, сложно устроенная кожа волнообразными движениями гасит колебания воды, и вода плавно, без завихрений обтекает тело плывущего дельфина. Этому помогают также водоотталкивающая смазка кожи, особые продольные гребешки — короче, в «конструкции» дельфина заложен целый арсенал технических приемов воздействия на потоки воды.

Однако скорость меч-рыбы в два с половиной раза выше, чем у дельфина, а сопротивление движению, как известно, растет пропорционально квадрату скорости. «Объяснение дельфина» тут не может раскрыть секрета. Кожа у меч-рыбы жесткая, по свидетельству рыбаков, разрубить ее можно только топором. Да и у всех других скоростных рыб кожа тоже отнюдь не мягкая.

Невольно напрашивается аналогия между этими рыбами и... насекомыми. Ведь тела насекомых, их крылья тоже жесткие и негладкие. Они покрыты множеством волосков, бугорков, шипиков.

Тут есть над чем поразмыслить. Поверхность своих скоростных машин, особенно самолетов, мы стремимся сделать поглаже. А природа в своих лучших образцах предлагает прямо противоположное решение. Почему эволюция избрала этот путь?

Скажем сразу: пока неясно, что позволяет меч-рыбе и другим спринтерам моря ставить рекорды, которым могут завидовать и птицы.

Пока есть лишь догадки, и они подводят нас к некоторым очень любопытным соображениям.

Вот тот же меч, длиной чуть ли не в метр, который украшает нашего героя. Такое «техническое решение» нам знакомо... Первые паровозы и автомобили снабжались острыми носами «для рассекания воздуха». Наивность этих решений (по отношению к автомобилям и паровозам) теперь ясна, эволюция техники давно их списала в архив «неудачных проб». А вот биологическая эволюция дала им визу. Но не для того же, чтобы рыба нанизывала на свой меч, как на шпагу, всяких там кальмаров?

Некоторые ученые полагают, что меч нужен для искусственного создания кавитации. Того самого «холодного вскипания» воды с образованием массы паровоздушных пузырьков, которого, между прочим, кораблестроители боятся как огня. Кавитация снижает эффективность работы винтов, теряющих «точку опоры». При исчезновении, «схлопыванни» пузырьков возникают гидродинамические удары, которые разъедают металл лопастей. Короче, кавитация — враг судов, враг скорости. Так неужели эволюция нашла в конструкции меч-рыбы гениальное решение, которое обратило врага в союзника?

Возможно. Не исключено, что при максимальной скорости значительная часть тела рыбы находится в зоне кавитации, то есть не в воде, а в водогазовой смеси. Это должно сильно снижать сопротивление среды. И может быть, жесткая, очень упругая кожа нужна рыбе-меч как раз затем, чтобы противостоять отрицательным следствиям кавитации? Несомненно, какую-то роль в снижении сопротивления играют также спинной и мелкие боковые плавники. Совершенная обтекаемая форма тела. Слизь, покрывающая его. И жабры.

Роль жабр пока мало изучена. Но ясно, что это не только орган дыхания. Кто из нас не видел, как рыбки в аквариуме, резко закрывая жаберные крышки и рот, передвигаются на большие расстояния? Ничего удивительного в этом нет: жаберный механизм «по совместительству» — гидрореактивный двигатель.

Но это в спокойном режиме. При быстром плавании рот и жаберные крышки открыты постоянно. Через жабры идет непрерывный ток воды, чью скорость, сужая или расширяя жаберные щели, рыбы способны регулировать. Рыба может задать потоку скорость большую, чем скорость движения ее самой, и тогда он «смывает» с ее тела слой воды. А от состояния этого пограничного слоя скорость движения зависит весьма значительно. Так что рыбы, очевидно, управляют им. Как и дельфины. Но иначе, чем дельфины, и, похоже, с большим эффектом.

Итак, с помощью разных конструктивных ухищрений (мы перечислили только часть) меч-рыба добивается рекордных скоростей, довольствуясь «скромной» мощностью порядка 20—30 лошадиных сил на 100 килограммов веса.

Правдоподобна ли для живого существа такая энерговооруженность, сравнимая с энерговооруженностью легкого самолета? Точный расчет сделать трудно, приходится идти окольным путем. Максимальная эффективность человеческого организма — в прыжке — примерно 12—15 лошадиных сил. Хищники относительно сильней людей (попробуйте удержать в руках хотя бы крупного кота, если он этого не хочет), да и мускулатура у них работает рациональней. Так что, очевидно, мощность в 20—25 лошадиных сил на 100 килограммов веса возможна. Во всяком случае, на короткое время. Но меч-рыба развивает такую удельную мощность довольно длительное время. И главное, она рыба, а не млекопитающее.