Коэффициент скорости разных видов рыб

Рыбы, у которых изгибы тела затруднены, используют для передвижения плавники (см. рис. 5.13). Плавники совершают либо волнообразные (ундулярные), либо гребковые движения. При этом скат и морской конек используют грудные, угорь - анальный, а кузовок - хвостовой плавники.
Следует принимать во внимание и то, что многие виды рыб при относительно небольших крейсерских скоростях движения могут развивать высокую бросковую скорость (например, щука, акулы). При небольшой крейсерской скорости (1-4 L/C) во время скоротечного броска рыбы доводят скорость своего перемещения до 30-70 L/C.
Для уменьшения гидродинамического сопротивления рыбы применяют две тактические уловки. Во-первых, они сохраняют ламинарность обтекающего потока по всей длине тела от головы до хвостового плавника. Достигается это сглаживанием неровностей тела. У активных пловцов даже глаза могут быть закрыты жировыми веками, создающими своеобразные обтекатели. Все плавники, за исключением хвостового, прижимаются к телу, а у тунцов даже убираются в специальные желоба и впадины тела.
Многие рыбы при движении с большими скоростями переходят на так называемое пассивное дыхание. При этом вода как бы самотеком проходит через ротовую полость и жабры. На выходе из жаберного аппарата вода не создает турбулентных завихрений как у малоподвижных видов при активном прокачивании воды через жабры, а ламинируется.
Снижение сопротивления достигается и за счет снижения трения тела о водную массу. Этому способствуют эластические свойства кожи, чешуя и кожная слизь. В опытах со щукой искусственное удаление слизи с ее тела повышало гидродинамическое сопротивление на 50%. Слизь выступает главным фактором ламинирования обтекающего тело водяного потока у таких рыб, как угри и сомы. Эти рыбы не отличаются высокой скоростью плавания, но способны на короткие броски с высокой стартовой скоростью, что требует ламинирования потока.
Однако у быстрых рыб - тунцов и акул - слизи на коже очень мало и кожа имеет шершавую, а не гладкую поверхность,
Подмечено, что размер и распределение чешуи по телу также связаны с гидродинамическими характеристиками рыбы. Наличие чешуи на туловище препятствует образованию складок кожи при мышечных сокращениях, т. е. сохраняет обтекаемость тела рыбы. Крупная чешуя обычна для малоподвижных рыб с коротким, но высоким телом. Мелкая чешуя характерна для рыб с вытянутым телом, совершающих угревидные движения. Лучшие пловцы среди рыб имеют среднюю и мелкую чешую, причем у последних чешуя может вообще отсутствовать в наиболее гибкой части хвостового стебля.
Следует признать, что способность рыб к снижению гидродинамического сопротивления до сих пор остается во многом загадочным явлением природы. Физические методы измерения сопротивления тел живых и мертвых рыб показали, что у живых рыб гидродинамическое сопротивление значительно ниже. Для поддержания скорости движения 4 L/C живая рыба затрачивает энергии в 2 раза меньше ожидаемой расчетной величины. Предполагают, что решающая роль в преодолении гидродинамического сопротивления принадлежит особым свойствам живого тела - мышечным сокращениям и взаимодействиям кожных покровов с водяными потоками.
Кроме того, живые рыбы умело используют энергию вихревых потоков воды, возникающих при каждом резком изгибе тела. В интересных опытах М. V. Rosen рыб помещали в сосуд, заполненный водой и слоями молока. Оказалось, что при каждом движении тела или хвоста рыбы в области жабр возникают местные водовороты. Рыба движется вдоль дорожки ("дорожка Кармана"), состоящей из водяных завихрений. Тело рыбы получает дополнительную энергию ускорения при контакте с каждым завихрением, так как завихрение слегка подталкивает тело рыбы по оси движения. Это явление описано не только у рыб, но и у всех подвижных водных животных от насекомых до дельфинов. Особенно эффективно используются водяные вихри животными при движении в плотной стае.
Частота изгибов тела рыб, или ундуляция, довольно высока (табл. 5.5). Она в основном и определяет относительную скорость рыб. Чем чаще рыба совершает изгибы тела, тем большую скорость она развивает.