Фізика
Біологія

Вчені проаналізували рух морських равликів

Ferhat Karakas et al / Frontiers in Marine Science

Ferhat Karakas et al / Frontiers in Marine Science

Спеціалісти з біології та фізики рідин проаналізували рух морських равликів і знайшли зв’язок між формою їхніх черепашок і технікою їхнього пересування. Також на це впливали розміри тіла тварин та наявність «крил». Це дослідження допоможе не тільки краще зрозуміти поширення морських равликів у океані, але й сприятиме розробці нових дизайнів підводних апаратів, сподіваються автори статті у журналі Frontiers in Marine Science.

David Murphy

David Murphy

Хто такі морські равлики?

Морські равлики відносяться до черевоногих, або гастроподів. Довжина їхнього тіла може складати від кількох міліметрів до кількох сантиметрів. Вночі вони харчуються у поверхневих водах, а вдень опускаються на глибину декількох сотень метрів, щоб уникнути хижаків. Вони відіграють роль у структурі харчової мережі та експорті вуглецю і карбонатів. Зокрема, близько 12-13% світового обігу карбонатів створюють мушлі мертвих равликів, що складаються з карбонату кальцію. Вони опускаються на глибину, розчиняються і сприяють окисленню атмосферного вуглецю та океану. Але оскільки цих тварин неможливо утримувати в лабораторії, їхня поведінка маловідома, особливо для субтропічних і тропічних регіонів, де такі равлики найбільш різноманітні.

Який дослід провели вчені?

У період між 2017 та 2019 роками дослідники спіймали дев'ять видів морських равликів довжиною від 0,9 до 13,1 міліметрів біля Бермудських островів. Серед них було 7 видів крилоногих молюсків із мушлею, один вид крилоногих без черепашок і один вид гетероподів із мушлею та одним непарним плавцем. Вчені запустили їх в акваріум із солоною водою та записали, як ці тварини рухаються, за допомогою високошвидкісної стереофотограмметрії. Ця техніка відстежує рух у тривимірному просторі, вкиористовуючи дві камери.

Що вдалося з’ясувати?

Для кожного виду вчені розрахували абсолютну та нормалізовану швидкість (відносно довжини тіла) під час активного плавання та пасивного занурення, а також частоту рухів «крил», кут, під яким тварини занурювалися та плавали, і номер Рейнольдса. Це величина, яка характеризує відношення інертності рідини до її в’язкості. Дослідження показало, що кожен вид має чіткий малюнок плавання, як правило, піднімаючись по спіралі зі швидкістю 12-114 міліметрів на секунду. Це дорівнює відстані у 1-24 довжини тіла на секунду. Для порівняння: це приблизно дорівнює швидкості чоловіка із середніми розмірами тіла, який долає приблизно 40 метрів на секунду під час плавання. Равлики занурюються із подібною швидкістю, але по прямій, під кутом 4-30 градусів відносно вертикалі.

Вчені прийшли до висновку, що поведінка цих равликів при плаванні і зануренні суттєво відповідає формі і розміру їхніх черепашок. Невеликі равлики із звивистими мушлями плавають повільніше, тоді як більші равлики з раковинами у формі пляшки або крила плавають швидше, оскільки їхні розміри дозволяють подолати вплив в'язкості води. Однак швидкість плавання не корелює з тим, які відстані ці тварини долають щодня. Це свідчить про те, що рівень світла і температури, а також наявність хижаків та здобичі також відіграють певну роль. Зокрема, дослідники підрахували, що ці види подорожують 50-300 метрів на день вертикально, що займає в цілому 1-3,7 години.

Більшість експериментів з равликами тривали близько доби, після чого їх повертали назад.