Инженерная мысль в океанских глубинах: как горбатые киты используют "сети" из пузырьков для эффективной охоты

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Горбатые киты, эти величественные обитатели океанов, давно известны своими сложными социальными структурами, завораживающими песнями и акробатическими прыжками. Однако недавние исследования открыли еще одну грань их удивительного интеллекта: способность создавать и использовать инструменты для охоты. Речь идет о «сетях из пузырьков», которые киты мастерски «плетут», выпуская воздух из дыхала во время кругового плавания под водой.


Вздымаясь к поверхности, пузырьки формируют вертикальные завесы, которые с высоты напоминают кольца. Эти «сети», долгое время вызывавшие споры среди ученых, теперь официально признаны инструментами для охоты. Доказательства предоставили исследования, проведенные в Юго-Восточной Аляске с применением самых современных технологий. Ученые не только вели наблюдение с беспилотников, но и оснастили китов специальными неинвазивными датчиками, которые фиксировали малейшие движения животных и записывали видео с помощью встроенных камер.

Горбатый кит делает ловушку из пузырьков, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Анализ полученных данных показал, что киты вовсе не хаотично выпускают пузырьки. Напротив, они с удивительной точностью контролируют количество колец в «сети», ее размер и глубину погружения, а также расстояние между соседними пузырьками. Зачем же китам столь сложные конструкции? Ответ кроется в особенностях их рациона.

Основным источником пищи для горбатых китов в исследуемом регионе служит криль — мелкие ракообразные, образующие огромные скопления в толще воды. Однако в отличие от стайных рыб, криль часто распределен в воде неравномерно, что затрудняет охоту. Именно здесь на помощь китам приходят их «сети».

Переменные и данные, полученные с помощью UAS и методологии мечения. (a) Показатели пузырьковой сети, полученные с помощью UAS, для двухкольцевой пузырьковой сети, включая площадь и диаметр внутреннего кольца и горизонтальное межпузырьковое расстояние (т.е. размер ячеи) для внешнего кольца. (b) Импульсы кита, производящие пузырьки: (i) левый ласт, (ii) предыдущий импульс пузырька и (iii) новый импульс пузырька. (c) Кит с открытым ртом непосредственно перед выпадом, видны (iv) верхняя челюсть, (v) китовый гребень, (vi) нижняя челюсть и (vii) правый ласт. (d) Кит приближается к поверхности после выпада, при этом (viii) рот закрыт до того, как он достигнет поверхности воды, и (ix) видна полная пузырьковая сеть.
Автор: A. Szabo, L. Bejder, H. Warick, M. van Aswegen, A. S. Friedlaender, J. Goldbogen, J. M. Kendall-Bar, E. M. Leunissen, M. Angot and W. T. Gough; the Royal Society; DOI: https://doi.org/10.1098/rsos.240328 CC-BY 4.0 Источник: royalsocietypublishing.org

Пузырьковые завесы действуют как ловушка, концентрируя криль в центральной части «сети». Испуганные рачки инстинктивно избегают пузырьков и, двигаясь от внешнего кольца к внутреннему, попадают в своеобразную «тюрьму», где плотность добычи увеличивается в несколько раз. По оценкам ученых, концентрация криля в центре «сети» может быть в среднем в семь раз выше, чем в окружающих водах!

Но и это еще не все. Оказывается, что «сети» не только увеличивают эффективность охоты, но и помогают китам экономить энергию. Наблюдения показали, что во время охоты с «сетями» киты двигаются медленнее и делают меньше бросков, чем при обычной охоте на криль. Это связано с тем, что им не нужно тратить силы на преследование рассеянной добычи — криль сам концентрируется в нужном месте.


Моделирование на основе данных процесса изготовления пузырьковой сети горбатым китом. (a) Увеличенное изображение средней глубины слоя криля демонстрирует трехмерную траекторию движения горбатого кита, питающегося пузырьковой сетью, от начала (белое) до конца (розовое) погружения. (b) Изображение, полученное с помощью UAS, и одновременное моделирование перед погружением, основанное на данных, показывают скорость подъема сферических шапочных лидеров 0,6 м/с-1 по сравнению со скоростью подъема 0,1 м/с-1 в случае спускающихся капиллярных пузырьков.
Автор: A. Szabo, L. Bejder, H. Warick, M. van Aswegen, A. S. Friedlaender, J. Goldbogen, J. M. Kendall-Bar, E. M. Leunissen, M. Angot and W. T. Gough; the Royal Society; DOI: https://doi.org/10.1098/rsos.240328 CC-BY 4.0 Источник: royalsocietypublishing.org

Тем не менее, несмотря на очевидные преимущества, киты не всегда используют «сети» для охоты. В большинстве случаев они предпочитают более активный способ добычи пищи, совершая многочисленные броски за одно погружение. Это объясняется тем, что создание «сетей» требует определенных усилий и времени, что может быть нецелесообразно, если криль достаточно многочисленен и доступен.

Таким образом, можно сказать, что «сети из пузырьков» — это своего рода «секретное оружие» горбатых китов, которое они применяют только в особых случаях, когда добыча малочисленна и рассредоточена. Эта способность не только свидетельствует об их высоком интеллекте и адаптивности, но и дает им преимущество в условиях меняющейся окружающей среды.

Дальнейшие исследования помогут глубже понять, как именно киты используют свои «сети» в разных условиях и социальных контекстах, а также какие факторы влияют на их выбор стратегии охоты.