Вчені з США розібралися в гідродинаміці стрибків рибки-лучника. У гонитві за здобиччю ця невелика рибка здатна підніматися над водою на висоту, що перевищує довжину її тіла вдвічі, причому легко робить це без розгону і в обмеженому просторі. Дослідження опубліковано також про нього повідомляє новинний портал Массачусетського технологічного інституту.
Серед різних стратегій полювання хижаки використовують у тому числі блискавичний ривок у напрямку до видобутку. Перед тими, хто практикує цей підхід постає проблема окупності зусиль - витрачена на погоню енергія не повинна перевищувати отриманої вигоди. Це не завжди вдається. Наприклад, гепард, який досконало опанував таку стратегію, нерідко настільки вимотується під час кидка, що вже не в змозі захистити здобич від інших хижаків, а кілька невдач поспіль цілком загрожують йому голодною смертю.
Прихильники цієї стратегії зустрічаються і серед риб. Наприклад, представники сімейства африканських тетр здатні вистрибувати з води на висоту до одного метра, щоб збити у воду насіння, що нависають над водою рослин. Подібні стрибки вимагають особливої точності і підготовки. Деякі види комбінують цей спосіб полювання з іншими, що розширює їх «екологічну нішу» і дає перевагу порівняно з конкурентами. Прикладом таких тварин можуть бути в мангрових болотах і гирлах річок невеликі рибки-лучники (-), які харчуються комахами і дрібними тваринами, що мешкають на поверхні.
Один із способів добути їжу для риб - збити видобуток потужним струменем води і потім або схопити її після падіння, або зловити в польоті. Проблема в тому, що занепала жертва негайно стає загальним надбанням і може дістатися не мисливцеві, а будь-якому випередженому його хижаку. Тому більш виграшною стратегією виявляється просто ловити комах у стрибку. Незважаючи на те, що зробити це складніше, а подібна активність може привернути зайву увагу і вийти боком самому мисливцю, ризики покриваються тим, що видобуток не дістанеться конкуренту.
На вивченні тонкої гідродинаміки процесу вистрибування з води і зосередилися вчені цього разу. Для дослідження застосовувалася високошвидкісна зйомка і цифрова трасерна візуалізація (PIV -), що дозволяє безконтактно виміряти швидкість у потоці - у воду додавали невеликі частинки, які освітлювали лазером і фотографували. Аналіз отриманих знімків дозволяє оцінити зміщення частинок, що сталося в інтервалі між спалахами і, в кінцевому рахунку, оцінити швидкість течії рідини.
Для дослідження вчені придбали в місцевому акваріумному магазині десять риб і довго виробляли у них саме стрибкову поведінку. Для цього замість того, щоб як зазвичай сипати корм зверху, його підвішували над поверхнею води. Якщо рибка починала шахраювати і замість стрибка намагалася збити корм струменем, його прибирали. Після закінчення навчання вчені перейшли безпосередньо до експерименту, для проведення якого над поверхнею води на висоті 0,25-2,5 розмірів тіла риб підвісили висушених креветок.
Виявилося, що процес вистрибування можна розділити на три стадії - завмирання, ривок і політ. На першому етапі рибка кружляє біля поверхні води або, спостерігаючи за жертвою, зависає на місці, для чого використовує грудні плавники і хвостовий. При підготовці до стрибка вона особливим чином піднімає грудні і черевні плавники і одночасно б'є хвостом, розраховуючи зусилля, після чого робить ривок. Більш ретельний аналіз виявив зв'язок між ударами хвостового плавника і висотою розташування наживки - чим вище вона була, тим більше риба здійснювала рухів.
Особливо цікавим виявилося те, що початковий імпульс рибки практично дорівнює нулю - вона не набирає швидкість заздалегідь, розганяючись у напрямку до поверхні, а миттєво стартує з місця. У подальших дослідженнях автори планують провести зйомку великою кількістю камер, що дозволить побудувати тривимірну картину, і краще зрозуміти механізм вистрибування. Вчені сподіваються, що розуміння закладених в основі процесу природних механізмів дозволить у майбутньому застосувати схожі принципи при створенні підводних апаратів.
Найчастіше прогрес у галузі технологічних нововведень рухається саме цією траєкторією - немає сенсу винаходити велосипед, коли можна підглянути ідеальний його пристрій і постаратися відтворити. Наприклад, так була розроблена металева «нанориба», яка плаває під дією зовнішнього магнітного поля і зроблений за образом і подобою людських м'язів м'який дріт.