Максимальная ундуляция некоторых видов рыб

Физики добавляют к уже отмеченной способности рыб снижать гидродинамическое сопротивление еще и способность сохранять энергию при импульсном характере движения.
В соответствии с этим законом при волнообразном и импульсном движении тела в воде импульсный характер движущей силы распространяет в воде свое действие на движущееся тело и при расслаблении скелетной мускулатуры рыбы. Этот эффект дополняется вихревым потоком, возникающим позади рыбы.
Исследования показали некорректность сопоставления движения рыбы и неживых физических тел в воде. В физиологии известен так называемый "парадокс Грея". Еще в 30-е годы американский исследователь Дж. Грей при сопоставлении расчетных энергетических затрат, необходимых для движения в воде дельфина, с реальными затратами энергии животного обнаружил парадоксальное явление. Для движения со скоростью 40 км/ч дельфину длиной 180 см необходимо развить мощность не менее 2,5л. с. Реально дельфин не способен развить мощность даже в 0,5 л. с.
Подобный парадокс обнаружен и у рыб. Например, лососи не обладают необходимыми энергетическими и мощностными ресурсами для нерестовых миграций. В действительности лосось при миграциях затрачивает энергии в несколько раз меньше по сравнению с идеальной физической (неживой) моделью.
Коэффициент полезного действия энергетических затрат, расходуемых на двигательные усилия у рыб, в разных экспериментах оценивается 60-90%. Максимальный КПД зарегистрирован при скоростях движения от 1 до 8 L/C. Удельная мощность, развивается при этом рыбой, составляет около 8 Вт/(кг o с). Интересно, что при быстром плавании или резком броске обмен энергии возрастает в 2-7 раз по сравнению со стандартным обменом на фоне большой кислородной задолженности. Величина кислородного долга оценивается в 45 % величины стандартного обмена и ликвидируется в течение нескольких часов относительного покоя.
Неожиданно высокая мощность скелетной мускулатуры рыб отчасти объясняется повышением температуры тела во время движения. Так, у тунцов разница между температурой воды и температурой тела составляет 5-13 њС. Однако, оставаясь пойкилотермными животными, рыбы проявляют большую зависимость от температуры окружающей среды. Показано, что максимальную скорость движения каждый вид рыбы проявляет в определенных температурных диапазонах.
Для нерки температурным оптимумом является температура воды 15 њС. Только при этой темпера-туре она развивает крейсерскую скорость 5 L/C в течение 1 ч движения. Как понижение температуры воды до 10 њС, так и ее повышение до 20 њС снижает скоростные возможности рыбы.
Подобная закономерность обнаружена и у других видов рыб - карася, пикши, нототении, но в другом температурном диапазоне, зачастую очень узком. Например, нототения наиболее активна при минус 1,8 њС и уже при 2 њС прекращает движение.
Влияние температуры окружающей среды на крейсерскую скорость рыб осуществляется через обмен веществ и изменение вязкости воды в зоне контакта с кожными покровами рыбы.
У рыб с хорошо выраженным бросковым характером двигательной активности несколько другие свойства. Бросковые скорости остаются высокими в широком диапазоне температур, что увязывают с некоторым прогревом мышц при броске.
Двигательная активность рыбы зависит и от некоторых дополнительных факторов. Так, предельные скорости движения у большинства рыб с хорошим зрением достигаются лишь при достаточном уровне освещенности. Более того, у рыб при этом возникает потребность в зрительных ориентирах. Например, у верховки увеличение зрительных ориентиров с 0 до 50 на 1 м пути сопровождалось ростом линейной скорости движения с 32 до 47 см/с.
Влияет на скорость движения и гидрохимический состав воды. Так, снижение концентрации кислорода в воде с 2 до 1 мг/л сопровождалось снижением скорости движения с 3 до 1 L/C, т. е. в 3 раза. Еще большей чувствительностью к содержанию кислорода в воде отличается форель. Уменьшение концентрации кислорода в воде с 2,5 мг/л всего на 0,5 мг/л сопровождается четырехкратным падением крейсерской скорости рыбы.
Скорость и характер движения рыбы меняются при изменении солености, осмотического давления, содержания диоксида углерода в водной среде.
Скорость движения зависит и от физиологического состояния рыбы. Так, критические скорости движения леща после нереста уменьшаются в 3-5 раз. Лососи с незрелыми половыми продуктами (1-3-я стадия зрелости) развивают большую скорость и проявляют большую выносливость, чем рыбы перед нерестом.
Отмечены половые различия в скоростных возможностях рыб одного вида. Самцы развивают более высокую скорость по сравнению с самками. У стайных рыб изоляция отдельной особи меняет характер двигательной активности. При этом крейсерская скорость и выносливость уменьшаются, а бросковые скорости могут увеличиваться.
Известно и влияние сытости (голода), наличия (отсутствия) течений на двигательную активность рыб, причем эти влияния различны. Голодные рыбы более активны по сравнению с сытыми, однако предельные крейсерские скорости выше у сытых рыб.