Дельфіни та парадокс Грея
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
«Одна із загадкових властивостей дельфінів – це їх здатність розвивати високу швидкість (більше 30 вузлів) при дуже невеликій потужності (близько двох кінських сил)». Дж. Ліллі, фізіолог, автор книги «Людина і дельфін»
Коли в 1935 році англійський біолог Джеймс Грей – один з піонерів вивчення механізму руху тварин – спробував визначити потужність дельфіна, в його розпорядженні були не дуже-то надійні вихідні дані. Перш за все, яка ж справжня швидкість дельфіна? Оскільки достовірних вимірювань не було, Грею довелося задовольнятися розповідями моряків і натуралістів, які стверджували, що дельфіни нерідко, не відстаючи, пливуть поряд з човнами, що йдуть зі швидкістю 20 вузлів (36 кілометрів на годину). Прийнявши це значення, вчений вирахував потужність, яка необхідна для руху твердого тіла, що в точності збігається за формою і розмірами з тілом дельфіна. Вона виявилася рівною 2,6 кінської сили.
Які ж м’язи потрібні дельфіну, щоб розвинути таку швидкість? Через брак кращого, Грей вирішив, що м’язи дельфіна не відрізняються істотно від м’язів людини або собаки, здатних розвивати 0,022 кінських сили на кілограм ваги. Отже, вага м’язів у двометрового дельфіна повинна скласти близько 120 кілограмів. Насправді ж він майже в десять разів менше. Значить, або м’язи дельфіна в 10 разів могутніше, ніж у інших ссавців, або його опір в десять разів менше, ніж у подібного йому твердого тіла.
Правда, парадокс Грея міг бути результатом прийнятих припущень, тому його розрахунки на перших порах викликали чимало скепсису. Перш за все: чи дійсно дельфіни розвивають цю швидкість за допомогою своїх м’язів? Адже спостерігачі з кораблів могли бачити не одного, а декількох дельфінів, що поперемінно вискакують з води. Крім того, дельфіни, не рухаючись, можуть ковзати на носовій хвилі корабля подібно аквалангістам, що катаються на хвилях прибою. Дослідження в басейнах підтверджують цю можливість. Однак кілька достовірних вимірювань швидкості показали, що дельфіни дійсно можуть рухатися зі швидкістю 36-47 кілометрів на годину, принаймні, протягом декількох хвилин.
Було висловлено сумнів, чи можна вважати м’язи дельфіна подібними м’язам людини або собаки. Детальні дослідження показали, що і це можна зробити. Поступово ставало ясно: парадокс Грея породжений не довільно прийнятими припущеннями, а разюче малим опором тіла рухомого дельфіна.