В Институте океанографии Вудс-Хоул Атема написал 175 научных работ. Все они посвящены тому, как водные животные применяют свои органы чувств. Особенное внимание он уделяет акулам, главным образом из-за того, что те постоянно пребывают в поиске добычи, поэтому их органы чувств – бесценный источник информации. Как и большинство других животных, при передвижении акулы полагаются на обоняние, зрение, вкус и слух. Однако, в отличие от остальных животных, у акул есть уникальный сенсорный орган, позволяющий им улавливать следы запаха добычи на расстоянии. Бытует мнение, что акулы способны уловить запах капли крови с расстояния полутора километров, но Атема говорит, что люди, разделяющие это мнение, преувеличивают способности обонятельной системы акул, не говоря уже об основных законах физики. Чтобы акула смогла почувствовать запах от маленькой капельки крови на расстоянии, капелька должна сохранять форму. Каждый, кто хоть раз порезался бритвой, знает, что в воде кровь довольно быстро растворяется. Однако Атема утверждает: «Если в воду попадет много крови и с расстояния полутора километров до акулы дойдет хотя бы капля в относительно разбавленном состоянии, скорее всего, акула определит ее источник». Для достижения такого эффекта органы чувств акулы отслеживают вибрации по всей толще воды в потоке шириной 1600 метров. Сам по себе запах не может указать хищнику на местонахождение того, кто его оставил. Однако при движении в воде животные оставляют за собой запаховый след, как бы помечая воду по маршруту своего следования. Примерно так же люди и другие наземные животные оставляют свой запах в воздухе, когда двигаются. В результате образуются завихрения, которые называются шлейфом. Они представляют собой сложные трехмерные структуры, которые прикрепляются к частичкам воды. По такому же принципу за движущейся моторной лодкой тянется маслянистый топливный след.
Многим морским животным такие завихрения в воде указывают, где находится добыча, потенциальные партнеры для спаривания или их обиталище, если наступает время отдохнуть. Запах улавливается разными ноздрями в разное время, что дает акулам и другим водным животным возможность определить, откуда исходит шлейф и в каком направлении нужно плыть.
Помимо обоняния для поиска жертвы акулы используют осязание. В процессе эволюции у них сформировался специальный осязательный орган, который работает с непревзойденной точностью. По обеим сторонам головы и тела акулы тянется тонкая полоска – боковая линия. Ее можно разглядеть на фотографиях акул сбоку. Боковая линия очень точно улавливает движение, вибрации и перепады давления окружающей воды. Она представляет собой наполненные жидкостью канальцы, выстланные эпителиальными клетками с короткими волосками-ресничками. Эти волоски колеблются при контакте с потоком воды.
Акулы способны улавливать вибрации частотой до 1 герц (один герц соответствует одному циклу в секунду). Человеческое ухо работает на более высоких частотах – в диапазоне от 20 до 20 000 Гц – и больше всего приспособлено для частоты 300 Гц. Боковая линия акул куда более чувствительна и способна воспринимать более низкие частоты. Иными словами, акулы могут улавливать даже самые микроскопические колебания, амплитуда которых не превышает величину атома. В боковой линии движения волосков преобразуются в электрические импульсы. Эти импульсы затем поступают в мозг акулы, который на их основе прокладывает курс.
Чтобы испытать орган боковой линии на точность, один немецкий ученый провел эксперимент. Он запустил в бассейн радиоуправляемый кораблик, проложил курс и отправил по нему дрессированного тюленя. (У тюленей нет боковой линии, но есть вибриссы, которые действуют по схожему принципу.) Проложенный курс включал в себя резкий поворот вправо на 90°. В процессе эксперимента ученый решился на нетривиальный ход – он завязал тюленю глаза, предположив, что тот сможет понять, где нужно поворачивать, полагаясь исключительно на турбулентность потока в проложенном курсе. Предположение оказалось верным [1]. Атема, как и тот изобретательный ученый, уже много лет исследует выдающиеся сенсорные способности водных животных. Сначала он изучал акул, а затем переключился на омаров и других морских обитателей. За последние 15 лет в своих исследованиях акул на базе WHOI и Бостонского университета он пытался ответить на вопрос, каким именно образом акулы применяют боковую линию для обнаружения и поиска добычи. Ему удалось выяснить, что для охоты акулы используют убойное сочетание боковой линии и обоняния. Результатом этого труда стала опубликованная в 2014 году фундаментальная работа, в которой схематично излагалось, как во время охоты функционируют акульи органы чувств – вместе и по отдельности [2].