Угорь и тунец распределяют движение по телу по-разному, потому что отличаются его формой, гибкостью и устройством хвостовой части. У угря изгибы проходят по значительной длине вытянутого тела, которое взаимодействует с водой как движущаяся волна. У тунца передняя часть относительно стабильна, а большие движения сосредоточены ближе к мощному хвостовому плавнику. В обоих случаях движение создаётся мышцами тела, поэтому выражение «тунец плывёт только хвостом» условно.
Чтобы плыть вперёд, нужно изменить движение воды
Рыба не отталкивается от неподвижной стены. Она взаимодействует с водой, создаёт распределение давления и ускоряет окружающую жидкость. В ответ вода действует на тело и плавники. Часть силы направлена вперёд и помогает преодолеть сопротивление движению. Боковые колебания при подходящей форме и последовательности способны создавать именно такую продольную составляющую.
Важен не просто размах движений. Если неудачно махать хвостом, можно тратить много энергии на раскачивание тела и почти не продвигаться. Рыба согласует форму изгиба, его скорость и положение плавников. Когда она держится против потока, та же работа компенсирует снос: этот случай рассмотрен в статье почему рыба стоит на месте лицом против течения.
Как по угрю проходит волна
У вытянутого угря последовательные участки тела изгибаются в разные моменты времени. Если проследить за одним изгибом, он будет перемещаться от передней части к хвосту. При этом сама рыба движется вперёд относительно воды. Бегущая назад волна формы и перемещение всего животного вперёд – два разных движения, которые легко спутать на короткой видеозаписи.
Гибкое длинное тело позволяет сформировать несколько заметных дуг. Большая часть поверхности участвует во взаимодействии с водой, а хвост является продолжением общей волны. Такой способ называют угреобразным плаванием. Он встречается не только у угрей: похожую организацию движения используют другие вытянутые водные животные, хотя точная форма тела, роль плавников и особенности потока у них различаются.
Почему тунец выглядит более жёстким
Тунец имеет обтекаемое тело, узкий хвостовой стебель и развитый хвостовой плавник характерной серповидной формы. При ровном быстром плавании передняя часть раскачивается сравнительно мало. Наиболее заметные боковые движения приходятся на заднюю область и хвост. Такая организация помогает двигаться длительно и направленно, не заставляя всю широкую переднюю часть сильно ходить из стороны в сторону.
Однако передняя половина не является совершенно неподвижной твёрдой оболочкой. В теле работают мышцы, а усилие передаётся через связанный комплекс тканей к задней части. Некоторые движения невелики и плохо заметны зрителю. Поэтому сравнение нужно формулировать относительно: у тунца колебания сильнее сосредоточены сзади, у угря распределены по большей доле длины, но оба используют целое тело.
Хвост – не обычное весло
Веслом человек обычно загребает воду в одном направлении, затем переносит его для следующего гребка. Хвост рыбы работает иначе: он непрерывно меняет направление и угол к потоку. На его поверхностях возникает разность давления, а позади формируются вихревые структуры. Их расположение показывает, как движение плавника передаёт импульс воде.
Сравнивать хвост с крылом бывает полезнее, чем с плоской лопатой, но и эта аналогия имеет пределы. Плавник движется в нестационарном потоке, связан с колебаниями тела и может деформироваться. Его эффективность определяется совместно формой, упругостью и режимом движения. Один и тот же хвост при разных скорости и частоте взмахов взаимодействует с водой неодинаково.
Почему нет единственного лучшего способа
Вытянутое гибкое тело удобно для движения в сложном пространстве: среди растительности, около дна, в узких проходах. Рыба может менять кривизну многих участков и маневрировать всем телом. Однако угри не ограничены короткими перемещениями в укрытиях: некоторые совершают дальние миграции. Нельзя считать их способ плавания заведомо медленным или непригодным для открытой воды.
Тунец хорошо приспособлен к длительному активному движению в толще воды. Но его форма не была бы одинаково удобной для любой задачи. Протискивание в узкую щель, зависание над дном и быстрый бросок предъявляют разные требования. Разнообразие таких приспособлений показано в интересных фактах о рыбах: общая водная среда не заставила всех рыб приобрести одну форму.
Движение вперёд нужно отделять и от удержания нужной глубины. Плавучесть определяется соотношением веса животного и выталкивающей силы, а поступательное движение – взаимодействием работающего тела с водой. Эти задачи связаны, но не одинаковы. Рыба может активно двигать плавниками, почти не меняя положения, или некоторое время скользить по инерции после ускорения. Поэтому частота видимых взмахов сама по себе не показывает скорость относительно берега. Между рыбой и берегом есть ещё течение, а внутри организма одновременно решаются задачи продвижения, устойчивости, изменения глубины и манёвра.
Между угрём и тунцом есть переходы
Учебные описания выделяют несколько типов плавания в зависимости от того, какая доля тела заметно изгибается. Эти названия удобны для сравнения, но реальные движения не всегда укладываются в чёткие коробки. Исследования большого числа видов показывают значительную изменчивость внутри групп. По одной фотографии нельзя надёжно восстановить всю механику плавания.
Даже одна рыба меняет движение при разгоне, повороте и спокойном ходе. Быстрый старт может включать сильный изгиб, которого почти не бывает при равномерном плавании. Поэтому корректнее сравнивать угря и тунца при похожей задаче, например устойчивом движении вперёд. Иначе различие режима ошибочно примут за постоянное различие между видами.
Что можно заметить на замедленной записи
Полезно следить сразу за несколькими точками: головой, серединой тела, основанием хвоста и его концом. У угря будет видно последовательное прохождение изгиба вдоль тела. У тунца сильнее выделится рост размаха ближе к хвостовой части. При этом траектория отдельной точки и форма тела в один момент времени рассказывают о разных сторонах движения.
Если же смотреть только на кончик хвоста, оба животных покажутся просто машущими им вправо и влево. Главное различие скрыто в том, как это движение создаётся и передаётся по телу. Форма рыбы, её гибкость, работа мышц и поток воды образуют одну систему. Именно согласование этих частей позволяет столь разным животным уверенно двигаться в одной и той же водной среде.
