Как тюлень чувствует движение воды усами

Обыкновенный тюлень способен использовать усы для обнаружения движений воды, оставшихся после прошедшего объекта. Это не только прикосновение к предмету: чувствительная система может получать сведения по водному следу. В исследованиях тюлени находили и прослеживали такие следы без зрительного контроля.

Усы также называют вибриссами. Это название помогает отличить чувствительные волосы на морде от обычного покрова тела. Однако видимый ус и вся система восприятия не одно и то же: наружная часть взаимодействует с водой, а полученное воздействие должно передаваться дальше.

След остаётся после движения

Проходящий через воду объект меняет её движение. Возникающий след может сохраняться после того, как сам объект уже удалился. Поэтому тюленю не обязательно непосредственно касаться источника, чтобы получить механические сведения о его прохождении.

В работе 2001 года обыкновенных тюленей исследовали при закрытом зрительном доступе. След создавали движением миниатюрной подводной лодки. Животные использовали усы, чтобы обнаружить и точно пройти по этому водному следу.

Такой результат поддерживает возможность использовать гидродинамическую информацию — сведения о движении воды — при поиске добычи. Но искусственный источник не становится автоматически рыбой. Опыт проверял следование за созданным следом, а не узнавание любого вида добычи и не успешную охоту в каждой природной ситуации.

Почему форма уса имеет значение

Во время обследования воды усы обыкновенного тюленя могут быть разведены в стороны. Движение самого животного тоже заставляет воду обтекать каждый ус. Поэтому возникает вопрос: как уменьшить колебания, создаваемые собственным продвижением, сохранив возможность воспринимать внешнее движение?

Работа 2010 года исследовала особую волнистую форму поверхности вибрисс. Измерения сил, движения воды и численные расчёты показали, что она меняет образование вихрей позади уса. В результате уменьшаются колебания, которые иначе вызывались бы отделением этих вихрей.

Сравнение с усами морского льва, не имеющими такой структуры, выявило существенно меньшие переменные силы у исследованных усов тюленя. Это результат механического сравнения и моделирования. Его нельзя превращать в утверждение, что каждый ус любого ластоногого имеет одинаковую форму или что собственный шум полностью исчезает.

Можно ли различить разные водные следы

В исследовании 2011 года одному обученному обыкновенному тюленю предлагали различать следы от движущихся пластин разного размера и формы. Животное с закрытым зрением выбирало между двумя вариантами. Оно различало исследованные сигналы, в том числе от пластин одинаковой ширины, но разной формы.

Учёные отдельно измеряли движение воды по изображениям частиц. Такая проверка помогала определить, какие различия вообще присутствуют в следе: скорость, её изменение между соседними участками, расположение вихрей и пространственный размер всей возмущённой области.

Затем меняли скорость движения и размер пластин. Различение сохранялось, но минимальное обнаруживаемое различие размеров увеличивалось. Значит, размер источника и особенности созданного потока нельзя считать независимыми подсказками во всех условиях. Авторы проверяли возможные признаки, а не читали непосредственно окончательное решение каждого чувствительного волоса.

Похожий по размеру предмет, прошедший с другой скоростью, может оставить иной сигнал. Поэтому описание пробы должно включать и геометрию источника, и его движение: только так понятен смысл сравнения двух следов.

Что можно узнать по наружному портрету

На фотографии хорошо видны усы и общий облик тюленя. Она не показывает тонкую волнистую структуру каждого волоса, колебания воды и ответы чувствительной системы. Для этих вопросов требуются разные способы измерения.

Объяснение складывается из двух частей: животное способно использовать след, а устройство уса помогает уменьшать помехи при движении. Проверка различения разных следов дополнительно показывает, что важна их структура. Все эти результаты относятся к исследованным животным и условиям; они не задают обязательную дальность обнаружения каждой рыбы в любом море.