Рис. 24
Вертящийся продельфин. Славится вращением тела в воздухе: при высотном прыжке успевает повернуться по оси тела 2,5 раза. Фото Лоу Джекобса.
М. Крамер учел строение кожи дельфина в 1958 году при создании им искусственного покрытия «ламинфло» (от слов «ламинар флоу», т. е. ламинарное течение), имитирующего кожу дельфина. Модель торпеды, одетая в оболочку «ламинфло» и испытанная в потоке воды при скорости 70 км/ч, встретила сопротивление жидкости на 60% меньшее, чем контрольная модель.Оболочка «ламинфло» сделана из трех резиновых слоев общей толщиной 3,5 мм: гладкого верхнего (0,5 мм), среднего эластичного с гибкими столбиковидными выступами (2,5 мм) и нижнего слоя (0,5 мм), примыкающего к корпусу модели (рис. 25). В пространство между выступами вводилась демпфирующая, т. е. погашающая колебания, кремнийорганическая жидкость, заключенная между нижним слоем и крышей среднего слоя. Гладкий верхний слой имитировал эпидермис кожи дельфинов, средний подражал дерме с ее коллагеновой и жировой тканями, а нижний играл роль опорной пластины. Позже Крамер предложил более тонкое покрытие (2,5 мм) с удлиненными гибкими гребешками вместо столбиков.
Рис. 25.
Схема строения кожи дельфина (I) и модель обшивки «ламинфло» (II): а — дермальные сосочки; в — продольные эпидермальные перегородки, между ними каналы; в — подсосочковый слой дермы; г — подкожная жировая клетчатка с пучками коллагеновых волокон; А — толстая обшивка со столбиковыми опорами; В — тонкая обшивка с ребристыми опорами: 1, 4 — верхняя и нижняя бесшовные резиновые оболочки; 2 — резиновая диафрагма; 3 — вязкая жидкость; 5 — стенка жесткой модели. По С. В. Першину и В. Е. Соколову.
Рис. 26.
Подкожная мускулатура морской свиньи: а — вид сбоку; б — вид снизу. По Р. М. Суркиной.
Однако искусственное покрытие «ламинфло» не может до конца соперничать с кожей дельфина, в которой демпфирование осуществляется гораздо совершеннее. Главная причина гидродинамического совершенства дельфинов заключается в том, что они активно управляют своей кожей, к которой подходит большое количество нервов. Тонко улавливая силу сопротивления трения и меняющееся давление в тех или иных участках кожи, дельфин может активно предотвратить начальные фазы процесса турбулизации потока. От рецепторов кожи плывущего дельфина поступает точная информация в головной мозг, и отсюда в виде биотоков по двигательным нервам подается команда в тот ответственный участок кожи и кожной мускулатуры, где в данный момент ощущается возросшее сопротивление воды. Немедленно следует соответствующая двигательная реакция кожной мускулатуры, и опасность турбулентных пульсаций ликвидируется.Кожную мускулатуру, расположенную между дермой и подкожной жировой клетчаткой на груди, брюхе, спине и шее дельфинов, тщательно исследовал киевский морфолог Р. М. Суркина (рис. 26). Оказалось, что при сокращении кожной мышцы весь слой кожи может сдвигаться и образовывать складки на поверхности тела дельфинов. Такие складки еще в 1955 году установил с помощью подводной киносъемки во Флоридском океанариуме Франк Эсапян: при стремительных движениях дельфинов он заметил бегущую по телу животных мышечную волну (рис. 27). Бегущая волна, возможно, уменьшает гидродинамическое сопротивление и предотвращает возникновение вихревого потока в пограничном слое: работа подкожной мускулатуры как бы настраивает кожу на оптимальный для быстрого плавания режим и задерживает появление турбулентных пульсаций в пограничном слое.Наконец, еще одна особенность структуры кожи имеет значение при движении дельфинов — направленные вдоль струй потока дермальные валики. Впервые на них обратил внимание английский биолог П. Пурвес, давший схему их расположения на теле быстроходного и тихоходного дельфинов. Более точную схему расположения этих валиков на теле дельфина-белобочки дала киевлянка Р. М. Суркина (рис. 28). Валики были в основном направлены вдоль тела, а на каждой хвостовой лопасти следовали полукругами назад и сходились у выемки хвостового плавника. Предполагается, что дермальные валики отображают направление линии потоков вокруг плывущего китообразного. Сформировались же они в ходе эволюции в соответствии с направлением потоков воды на коже животного при его движении. Главная адаптация кожных покровов китообразных к быстрому плаванию, как установили советские исследователи, заключается в самонастройке кожи путем демпфирования (см. главу 18). Осуществляется это сосудистой системой и нервным аппаратом мельчайших сосочков кожи, основание которых составляют дермальные валики.