Зачем каракатице внутренняя раковина

У каракатицы раковина находится внутри тела. Она состоит из множества камер и помогает поддерживать плавучесть — уменьшает склонность плотных тканей к погружению. Это лёгкая жёсткая конструкция, в которой есть газ и жидкость. Количество жидкости меняется, поэтому раковина участвует не только в поддержке тела, но и в изменении его средней плотности.

Плавучесть зависит от наполнения камер

В исследовании европейской каракатицы сравнивали плотность тела и внутренней раковины. Раковина примерно уравновешивала избыточный вес живых тканей в морской воде. При изменении её плотности менялась и плавучесть животного. Основное различие между более лёгкими и более тяжёлыми раковинами связывали с количеством содержащейся жидкости.

Газ занимал оставшееся пространство. Однако измерения не поддерживали простое объяснение, будто животное быстро производит газ и его давлением выталкивает воду. За время опытов масса газа в определённом объёме раковины оставалась почти постоянной. Поэтому изменение газового пространства и быстрое увеличение количества газа — разные процессы.

Плавучесть также не является способом движения вперёд. Она влияет на равновесие по вертикали. Каракатица может менять положение с помощью движений тела, а внутреннее наполнение остаётся отдельной частью объяснения того, как она удерживается в воде.

Жёсткий материал образует лёгкую конструкцию

Раковина состоит главным образом из минерального материала, но значительную часть её объёма занимают пустоты. Между камерами находятся перегородки, а внутри — тонкие стенки. Поэтому её нельзя представить как сплошную тяжёлую пластинку или мягкий мешок, просто наполненный воздухом.

В работе о механическом устройстве раковины сочетали трёхмерное изучение структуры, нагрузочные испытания и расчётные модели. Волнистая форма стенок и их расположение влияли на распределение напряжений. Повреждение развивалось постепенно по отдельным участкам, а не обязательно сразу разрушало всю конструкцию.

Это помогает объяснить сочетание небольшой плотности и устойчивости к нагрузке. Однако исследование образцов и моделей не устанавливает одинаковую предельную глубину для каждой живой каракатицы. Прочность материала, целостность раковины и общее состояние животного относятся к разным вопросам. Проверять такую прочность давлением на живое тело не требуется.

Различие концентраций участвует в управлении жидкостью

В отдельном исследовании проверяли объяснение через осмос. Так называют перемещение воды, связанное с различием концентраций растворённых веществ по разные стороны проницаемой границы. Для раковины рассматривали взаимодействие её жидкости с кровью через область контакта с живыми тканями.

У недавно поднятых с морского дна каракатиц жидкость раковины была менее концентрированной, чем морская вода и кровь. Отличие главным образом связывали с меньшим содержанием ионов натрия и хлора. После подъёма концентрация менялась со временем. В глубине раковины эти изменения не сразу совпадали с происходившим возле контактной поверхности.

Полученные наблюдения согласовывались с предложенным осмотическим объяснением сохранения газового пространства при давлении окружающей воды. Они не означают, что раковина напрямую набирает любую морскую воду через открытую трубку. Здесь важны ткани, состав жидкости и пути обмена; одна фотография их работу не показывает.

Камеры разного возраста наполнены неодинаково

Изучение распределения газа и жидкости показало, что самая новая камера ещё не завершена и заполнена водным раствором. В следующих камерах уже появлялось газовое пространство. Более старые участки могли содержать заметное количество жидкости, причём оно менялось вместе с плотностью раковины.

Из отдельных наблюдений нельзя составить правило, будто каждая камера всегда полностью сухая или полностью заполненная. Новое пространство формируется, жидкость удаляется, а газ поступает в него постепенно. Авторы связывали низкое давление газа в самых новых освобождённых камерах с медленной диффузией — распространением газа в уже созданный объём.

Внешний вид каракатицы помогает увидеть форму тела и положение в воде, но не заполнение отдельных камер. Внутренняя раковина соединяет две задачи: сохраняет лёгкую жёсткую структуру и предоставляет пространство с меняющимся количеством жидкости. Именно их совместная работа объясняет её роль лучше, чем представление о единственном воздушном пузыре внутри животного.