Странное морское существо, известное как сальп, размножается бесполым путем, создавая длинные цепочки клонов. Теперь исследователи выяснили, как движутся эти длинные сальповые цепи, и это открытие может привести к созданию более совершенных двигательных систем для подводных аппаратов.
Сальпы — это прозрачные студенистые существа, напоминающие медуз, но на самом деле они намного ближе к человеку благодаря своей развитой нервной системе с мозгом, а также сложной пищеварительной и кровеносной системам. Сальпы технически представляют собой микропланктон, который может существовать как одиночное существо в море, но чаще всего они объединяются в длинные цепочки, которые могут растягиваться до 15 футов (около 4,5 м) в длину. У них есть две фазы размножения: одна бесполая, во время которой создаются клоны, которые добавляются в цепь, и одна половая, когда они вырываются на свободу как гермафродиты и несут внутри детскую сальпу. По данным Океанографического института Вудс-Хоул, эта двухфазная репродуктивная способность делает их «одними из самых быстрорастущих многоклеточных организмов на Земле».
«Сальпы — действительно странные животные», — сказал Алехандро Дамиан-Серрано, адъюнкт-профессор биологии Института морской биологии Университета Орегона (UO). «Хотя их общий с нами предок, вероятно, выглядел как маленькая бескостная рыбка, их родословная потеряла многие из этих особенностей и усилила другие. Одиночные особи ведут себя как этот материнский корабль, который бесполым путем порождает цепочку отдельных клонов, объединяющихся вместе, чтобы создать колонию».
Ночной марафон
Пока репродуктивная способность сальп сама по себе впечатляет, недавние исследования этих существ под руководством UO были больше связаны с тем, как передвигаются колонии сальп.
«Самая крупная миграция на планете происходит каждую ночь: вертикальная миграция планктонных организмов из глубин моря на поверхность», — сказала ведущий исследователь Келли Сазерленд, доцент кафедры биологии UO. «Они бегут марафон каждый день, используя новую механику жидкости. Эти организмы могут стать платформой для вдохновения при создании роботов, которые эффективно перемещаются по морским глубинам».
Поэтому Сазерленд и ее команда использовали специальные камеры для отслеживания ночной подводной одиссеи сальп и обнаружили две формы передвижения. Хотя все сальпы используют реактивную двигательную систему, в которой они всасывают, фильтруют, а затем выбрасывают воду, команда обнаружила, что более мелкие цепочки существ двигались по спирали, подобно тому, как хорошо брошенный футбольный мяч плывет по воздуху. Однако более крупные цепочки сальп двигались по спиралевидной схеме, известной как спиральное плавание.
Удивление и трепет
Способы передвижения не являются чем-то новым. Фактически, в начале прошлого года модели движения сальпов послужили вдохновением для создания серии подключаемых мягких роботов. Но что нового здесь, так это то, что исследователи УО выяснили, что разные сальпы в связанной цепочке активируют свои струи в несколько разные моменты, что создает невероятно плавную схему движения для всей колонии. Они также обратили внимание на угловую ориентацию каждой сальпы в цепочке, чтобы понять, как создавалось винтовое движение колонии.
«Моей первой реакцией было удивление и трепет», — сказал Сазерленд. «Я бы описал их движения как змеиные и изящные. У них есть несколько блоков, пульсирующих в разное время, создавая целую цепочку, которая движется очень плавно. Это действительно красивый способ передвижения».
Хотя мы видели множество небольших подводных роботов, вдохновленных морскими существами, результаты этого исследования, по словам Сазерленда, могут привести к разработке более крупных подводных аппаратов, которые будут более эффективными и создают меньшую турбулентность.
“ Это исследование открывает больше вопросов, чем дает ответов», — сказала она. «Существует новый способ плавания, который ранее не был описан, и когда мы начали исследование, мы попытались объяснить, как он работает. Но мы обнаружили, что остается гораздо больше открытых вопросов, например, каковы преимущества такого плавания? Сколько разных организмов вращаются или закручиваются?»
Подробнее о морских сальпах можно узнать из следующего видео Океанографического института Вудс-Хоул.
Идём в ногу со временем с Salps
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
