Рыбы-брызгуны давно поражали ученых удивительной способностью охотиться на насекомых, сбивая их сильной струей воды с надводной растительности.
Рыбы-брызгуны давно поражали ученых удивительной способностью охотиться на насекомых, сбивая их сильной струей воды с надводной растительности. До сегодняшнего дня считалось, что рыба может столь сильно плеваться благодаря внутренним, доселе неописанным, структурам самого брызгуна. Но итальянские специалисты, проведя кинематический анализ водной струи, показали, что никаких специальных структур брызгуну не требуется. Рыба просто умело применяет законы гидродинамики, используя нестабильные свойства струи, что, кстати, напоминает механизм работы струйного принтера, сообщают Элементы.ру.
Рыбы-брызгуны, живущие в мангровых болотах, выработали уникальный способ охоты на насекомых. Как только они замечают свою жертву, сидящую на листе над водой, они метко плюются в нее сильной струей воды и сбивают насекомое, которое падает в воду и благополучно съедается. Со времен описания замечательного способа охоты брызгунов (а описан он был очень давно — в 1764 г.) ученые много ломали головы над механизмом, с помощью которого рыба может так сильно плеваться. Ученые искали какие-либо внутренние структуры наподобие тех, что известны у хамелеонов и саламандр, у которых мышечная энергия медленно накапливается в коллагеновых волокнах, а затем быстро высвобождается, в результате чего язык «выстреливает» с ускорением 500 м/с2. Но никаких морфологических структур, похожих на описанный механизм катапульты у хамелеона, у брызгунов найдено не было.
Чтобы разобраться в этом механизме, физики из Миланского Университета засняли процесс охоты полосатого брызгуна Toxotes jaculatrix на сверхскоростную видео-камеру (даже страшно представить — 1000 кадров в секунду!), после чего провели кинематический анализ видеокадров. Анализ дал удивительные результаты. Оказывается, брызгуну совсем не нужен особый внутренний механизм плевания, просто рыбы меняют скорость и ускорение выплевываемой жидкости и искусно используют законы гидродинамики.
Авторы проводят любопытную аналогию струи брызгуна с пульсирующей струей чернильного, или струйного, принтера. В момент начальной фазы ускорения скорость u в передней части струи меньше, чем в хвостовой части. Поэтому в процессе полета струи передний и задний «концы» сближаются и длина цилиндрической секции уменьшается. Поскольку масса и движущая сила цилиндрической секции остаются постоянными, ее радиус увеличивается. Таким образом, в результате мы имеем тонкий и широкий цилиндрический срез, перпендикулярный оси струи. Очень похожую картину мы наблюдаем в водной струе, выплевываемой брызгунами. Не сговариваясь, и человек, и природа используют одни и те же физические законы.
