Дельфины и парадокс Грея

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

«Одно из загадочных свойств дельфинов — это их способность развивать высокую скорость (более 30 узлов) при очень небольшой мощности (около двух лошадиных сил)». Дж. Лилли, физиолог, автор книги «Человек и дельфин»

Когда в 1935 году английский биолог Джеймс Грей — один из пионеров изучения механизма движения животных — попытался определить мощность дельфина, в его распоряжении были не очень-то надежные исходные данные. Прежде всего, какова же действительная скорость дельфина? Поскольку достоверных измерений не было, Грею пришлось довольствоваться рассказами моряков и натуралистов, утверждавших, что дельфины нередко, не отставая, плывут рядом с судами, идущими со скоростью 20 узлов (36 километров в час). Приняв это значение, ученый вычислил мощность, которая необходима для движения твердого тела, в точности совпадающего по форме и размерам с телом дельфина. Она оказалась равной 2,6 лошадиной силы.

Какие же мускулы нужны дельфину, чтобы развить такую скорость? За неимением лучшего, Грей решил, что мышцы дельфина не отличаются существенно от мышц человека или собаки, способных развивать 0,022 лошадиных силы на килограмм веса. Следовательно, вес мышц у двухметрового дельфина должен составить около 120 килограммов. На самом же деле он почти в десять раз меньше. Значит, либо мышцы дельфина в 10 раз мощнее, чем у других млекопитающих, либо его сопротивление в десять раз меньше, чем у подобного ему твердого тела.

Правда, парадокс Грея мог быть результатом принятых допущений, поэтому его расчеты на первых порах вызвали немало скепсиса. Прежде всего: действительно ли дельфины развивают эту скорость с помощью своих мышц? Ведь наблюдатели с кораблей могли видеть не одного, а нескольких дельфинов, попеременно выскакивающих из воды. Кроме того, дельфины, не шевелясь, могут скользить на носовой волне корабля подобно аквалангистам, катающимся на волнах прибоя. Исследования в бассейнах подтверждают эту возможность. Однако несколько достоверных измерений скорости показали, что дельфины действительно могут двигаться со скоростью 36—47 километров в час, по крайней мере, в течение нескольких минут.

Было высказано сомнение, можно ли считать мышцы дельфина подобными мышцам человека или собаки. Детальные исследования показали, что и это можно сделать. Постепенно становилось ясно: парадокс Грея порожден не произвольно принятыми допущениями, а поразительно малым сопротивлением тела движущегося дельфина.