Субекти

Резюме

Летящите и сухоземните животни трябва да харчат енергия за движение, като същевременно поддържат тежестта си срещу гравитацията. От друга страна, подкрепяни от плаваемост, водните животни могат да минимизират енергийните разходи за поддържане на телесното си тегло и неутралната плаваемост се счита за изгодна за водните животни. Въпреки това, някои проучвания предполагат, че водните животни могат да използват не-неутрална плаваемост за плъзгане и по този начин да спестят разходи за енергия за движение. Ние манипулирахме телесната плътност на уплътненията с помощта на подвижни тежести и плувки и сравнихме усилията на хода на хоризонтално плуващи уплътнения при естествени условия с помощта на записващи устройства от животни. Резултатите показват, че тюлените са имали по-малки усилия при плуване при определена скорост, когато са били по-близо до неутрална плаваемост. Заключваме, че неутралната плаваемост вероятно е най-добрата телесна плътност за минимизиране на разходите за транспорт при хоризонтално плуване с тюлени.

Въведение

Ефективното придвижване между две отдалечени точки (например места за размножаване и хранене) е важно за мигриращите животни. Неотдавнашен документ посочи, че отрицателно плаващите водни животни (акули и ластоноги) понякога възприемат вертикални вълнообразувания с редуващи се плъзгащи и моторни локомоции и заключават, че вълнообразните движения намаляват механичните разходи в сравнение с продължителното плуване На пръв поглед докладваният модел на походка прилича на вълнообразни полети на птици, което може да намали механичните разходи за хоризонтален полет 2. Въпреки това, два различни механизма на плъзгане, наблюдавани при водните животни, не бяха разграничени в статията 1 .

При водните водолази плуването с удар и плъзгане и продължителното плъзгане, последвано от активно плуване 3,4,5,6,7,8,9, включват периоди на пасивно движение. В последния случай обаче нетната плаваемост се уравновесява с хидродинамично съпротивление и скорост на плуване, като по този начин се сближава до крайна скорост (консумира се потенциална енергия за работа срещу плъзгане) по време на фазата на плъзгане на гмуркането. За разлика от това, походката на удар и плъзгане се управлява от различни физически механизми: животното получава кинетична енергия чрез тласкане и губи кинетична енергия при плъзгане, което не изисква промяна в потенциалната енергия. Така скоростта на плуване се колебае периодично. В зависимост от ъгъла на движение на тялото по време на плуване с удар и плъзгане, както кинетичната, така и потенциалната енергия могат да се променят по време на плъзгане. При подходящи условия кратките периодични периодични поглаждания (удар и плъзгане) могат да допринесат за икономия на енергия при летящи и плуващи животни 2,10,11 .

Теоретично проучване първо предлага възможност за икономия на енергия при отрицателни плаващи риби чрез продължително плъзгане с постепенно увеличаване на дълбочината, след което активно плуване нагоре до първоначалната дълбочина 12. Gleiss et al. (2011) обсъжда, че потенциалната енергия от гравитацията и надморската височина се преобразува в хоризонтално разстояние чрез плъзгане, което се смята, че води до икономия на енергия в сравнение с непрекъснат транзит на ниво 1. При продължително плъзгане това е вярно в посока на спускане, подпомогната от отрицателна плаваемост, но естествено разходите са по-големи в обратната посока 13. Не е ясно дали такива модели на продължително плъзгане и последващо активно плуване нагоре дават механични икономии за хоризонтален транзит 14 .

Gleiss et al. (2011) установяват намалени усилия на плуване на слонски тюлен по време на вълнообразен локомотив в долната фаза на гмуркания с u-образна форма (на фиг. 3д в техния документ) и приписват спестяванията на по-голяма предполагаема отрицателна плаваемост 1. Въпреки това, за да се провери това заключение, е необходимо сравнение на усилията за плуване между условия, за които е известно, че се различават по телесна плътност. Използвахме данни, получени от два полеви експеримента с три северни слонови тюлена Mirounga angustirostris и един байкалски печат Phoca sibirica по време на която плътността на тялото се манипулира от свалящи се тежести и плувки 8,15. За всеки тюлен успяхме точно да повторим техния анализ 1 с висока степен на сигурност относно телесната плътност на тюлена при различни условия. В настоящото изследване ние оценяваме ефекта на телесната плътност върху усилията на удара на тюлените и разглеждаме каква може да е оптималната телесна плътност за минимизиране на разходите за транспорт по време на хоризонтално плуване.

неутралната

Два примера за периодични удари от северния тюлен на слон (№ 4 в таблица 1) при претеглени и ненатеглени условия.

Данните са записани в полеви експеримент, проведен близо до Ано Нуево, Калифорния, САЩ 15 .