Рис. 27.
Складки вокруг тела у афалины появились в момент движения с максимальной скоростью. Фото Ф. Эсапяна.
В настоящее время кораблестроители уже заимствовали некоторые черты живых моделей — китообразных, что позволило получить выигрыш в скорости судов. За рубежом появляются суда с китовидной формой и дельфинообразными обводами носовой части. Такая конструкция позволила заметно повысить скорость хода судов при той же мощности двигателей. Известно, что в судостроении в настоящее время применяются и другие варианты судов рыбовидной формы. В частности, имеется ряд проектов полупогруженных судов со скрытым подводным корпусом и специальными надстройками, выступающими над водой. При определенных условиях такие суда могут быть более выгодными. Таким образом, в судостроении применяются и китовидные и рыбообразные формы судов. Японский профессор Тако Инуи на модели корабля «Куренаи Мару» показал, что китовидная форма корпуса корабля более пригодна для движения в море, чем острокилевая, и кораблестроители построили океанский корабль с китовидным корпусом. Новое судно оказалось более экономичным: оно обеспечивало ту же скорость и грузоподъемность, хотя мощность его двигателей была на 25% меньше, чем у судов того же назначения.
Рис. 28.
Расположение и направление дермальных валиков кожи обыкновенного дельфина: на теле (а), на голове (б), на грудных плавниках сверху (в) и снизу (г), на хвостовых плавниках сверху (д) и снизу (е). По. Р. М. Суркиной.
Дельфины замечательно используют законы гидродинамики, когда «оседлывают» волны, т. е. пассивно скользят возле носа идущего судна. Хвостовые плавники их при этом не работают, а тело движется (иногда на сотни метров) вместе с волной, возникающей у носа корабля. Поскольку корабль следует вперед, он создает давление гидродинамического поля впереди носа, которое мы не видим, но которое дельфины, тонко обнаруживают своим кожно-мускульным чувством. Сила, толкающая дельфина, находящегося в таком поле, образно сравнивается с сильным ветром, толкающим человека на улице. Эту теорию, предложенную учеными США Э. Феджером и Р. Баккусом, подтверждают подводные фотографии: позы пристроившихся к кораблю дельфинов свидетельствуют, что животные используют давление поля в корабельной волне всем телом, а не только нижней поверхностью хвостовых лопастей. Лопастями хвоста они контролируют гидродинамическую толкающую силу (рис. 29). Действие поля дельфины могут ощущать на расстоянии до 1,5 м впереди и до 1 м в сторону от носа корабля, притом не только близ поверхности, но и на всю глубину погружения носовой часа судна. Стайки этих юрких животных держатся возле носа кораблей обычно от нескольких минут до 1 часа и выстраиваются временами в два или три этажа. Пока не найдено нужное положение, дельфины крутятся в воде, стремительно ныряют, энергично работают плавниками, а потом плывут какую-то часть времени пассивно, затем снова чередуют активное поведение с пассивным скольжением и т. д.
Рис. 29.
Пятнистые продельфины оседлали корабельную волну. Фото сотрудников Флоридского океанариума.
Рис. 30.
Эшелонированное плавание матери и детеныша афалины во Флоридском океанариуме «Морская студия». Фото сотрудников океанариума.
Для оседлывания корабельных волн дельфинам нужна высокая скорость кораблей. Стайки быстроходных белокрылых морских свиней редко следуют возле судов, идущих со скоростью 17 км/ч, и то лишь на 1 — 2 минуты, но очень часто и на более продолжительный срок пристраиваются к носу судов, если те идут со скоростью 20 — 30 км/ч.Недавно немецкий исследователь Генрих Гертель установил, что пассивно движущийся дельфин, оседлавший корабельную волну, испытывает разное сопротивление воды в зависимости от глубины его погружения: в 50 см от поверхности сопротивление воды бывает максимальным, а на глубине 1,5 — 2 м — становится минимальным. Если дельфин способен так тонко улавливать разницу в сопротивлении воды на разной глубине в пределах двухметрового слоя, то он, вероятно, широко использует эту способность и в жизни, уменьшая сопротивление воды путем регулирования глубины своего хода в поверхностной толще моря. Этим патентом природы человек еще, несомненно, воспользуется в скором будущем.Явление «оседлывания волны» объясняет, почему дельфины, двигаясь близ носа быстроходных судов, имеют увеличенную скорость в сравнении с их естественной. В природе аналогичное явление известно под названием «лоцманирования» у акул: маленькая, сравнительно тихоходная рыбка-лоцман плывет впереди быстроходной акулы как «поводырь», держась почти вплотную к телу хищника в пограничном слое; она словно приклеивается к этому слою воды и плывет, почти не затрачивая усилий.В 1961 году у китообразных было открыто другое интересное для гидробиоников явление, которое калифорнийские зоологи К. Норрис и Д. Прескотт назвали «эшелонированным плаванием». Оказалось, что детеныш, плывущий рядом с кормящей маткой, выбирает наиболее выгодное положение относительно ее тела. Это экономит силы молодого животного: сосунок, используя давление поля, создающегося вокруг стремительно идущей самки, может плыть пассивно, как дельфины при оседлывании корабельных волн, и не отстает от родителя, несмотря на свои еще слабые удары хвоста.Таким образом, с действием гидродинамического поля дельфины знакомятся очень рано. Взрослый дельфин может «буксировать» молодого, если тот придерживается строго определенного положения. Это место легко себе представить, если поместить детеныша рядом и параллельно боку тела матери, притом так, чтобы конец морды детеныша не выдавался вперед за грудной плавник родителя (рис. 30).Вначале сосунок редко отплывает от матери и тут же снова пристраивается в излюбленном месте. Иногда он занимает положение между спинными плавниками двух взрослых дельфинов. В океанариумах наблюдали, как детеныш, спасаясь от преследования крупного самца афалины, пристраивался к материнскому боку, чтобы таким способом поддержать высокую скорость.Эшелонированное плавание свойственно и китам. Нам не раз приходилось видеть сосунков-полосатиков и всегда только очень близко возле родителя. При выныривании юркое тело детеныша появлялось на поверхности одновременно с массивным телом кита.Случалось, что мелкие дельфины «оседлывали» более крупных китообразных другого вида. В океанариумах замечали, как афалины, полосатые и обыкновенные дельфины пристраивались к плывущим взрослым гриндам. Вероятно, по этой же причине в стадах гринд в море изредка присутствуют небольшие дельфины другого вида. Поскольку такая «буксировка» задерживает скорость хода крупного животного, то последнее нередко прогоняет от себя «наездника».Английский ученый Бриан утверждает, что стадо косаток, выстроенное фронтом, плывет быстрее, чем одиночки. Изучение всех этих закономерностей при движении китообразных строем, шеренгой, тесным стадом представляет определенный практический интерес. Это могло бы иметь значение, например, при разработке конструкций катамаранов (двухкорпусных судов), при поисках более выгодного взаиморасположения судов и катеров при их групповом передвижении или наилучшего размещения лодок во время гонок, соревнований и т. п.Большой интерес к гидродинамическим исследованиям дельфинов проявляет военно-морское ведомство США, исходя из девиза «живые прообразы — ключ к новой технике». Человек повторил форму китообразных в контурах подводных кораблей. Дельфин освободил человека от необходимости искать ее и выдал ему один из секретов своей быстроходности: люди построили подводную лодку с дельфинообразными обводами. Таковы, например, формы таинственно погибшей в 1963 году американской атомной подводной лодки «Трешер» и экспериментальной подводной лодки США «Дольфин», которые развивали скорость до 50 км/ч. Таким образом, дельфин становится важным объектом для моделирования в гидробионике.Мысли гидробиоников и океанологов направлены сейчас на изучение загадочных океанских глубин. В каком направлении следует вести поиски с целью увеличения глубины и продолжительности свободного ныряния человека без технического снаряжения? Не поможет ли в решении этой проблемы изучение приспособлений лучших ныряльщиков мира — китов и дельфинов?