Čtvrtek 8. prosince 2022, svátek má Květoslava
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Čtvrtek 8. prosince 2022 Květoslava

Tajemství delfínů měly odhalit nahé plavkyně, pomohly až mikrobubliny

Jak je možné, že delfíni dokážou plavat tak rychle? Vědci se tuto záhadu snažili vyřešit přes 80 let. Sověti zapojili i družstvo čtyřiceti plavkyň, které ve jménu vědy svlékli do naha. Nakonec záhadu vyřešily až mikrobubliny.

Delfín a člověk pohromadě (ilustrační foto) | foto: Profimedia.cz

Delfíni svou inteligencí a výdrží plavat v blízkosti lidských lodí už od starověku fascinovali myslitele a vědce. Když je v roce 1936 zkoumal britský zoolog James Gray, došel k závěru, že delfíní svaly nejsou samy o sobě schopny vytvořit takovou rychlost, jakou tito savci dokážou plavat. Zrodil se tak Grayův paradox.

Desítky let jej často bizarním způsobem zkoumaly armády ve snaze zrychlit rychlost torpéd a zlepšit neoprenové obleky. Nyní biolog Frank Fish z West Chester University v Pensylvánii ve studii zveřejněné v lednovém čísle magazínu The Journal of Experimental Biology popisuje, jak věda tento omyl vyvrátila. 

Ale zůstaňme na začátku. Prvotní myšlenku zabývat se silou svalů delfínů vnukl Grayovi jakýsi E. F. Thompson, který se v roce 1930 plavil na lodi Indickým oceánem a změřil rychlost proplouvajícího delfína. Jak ve své práci (PDF) James Gray popisuje: "Delfín, plavající přibližně 30 stop (9,1 metru) od boku lodi, proplaval kolem lodi od zádi k přídi podle stopek za 7 sekund. Plavidlo o délce 41,4 metru se přitom pohybovalo rychlostí 8,5 uzlu (asi 15,7 km/h). Delfín tedy musel plavat rychlostí 20 uzlů (37 km/h)." Jak ovšem Gray sám zmiňoval, delfíni byli často zpozorováni u lodí plujících rychlostí 15 uzlů (27,8 km/h) a to i po delší dobu.

Grayův paradox

Jak je možné, že delfíní dokážou plavat rychleji, než teoreticky umožňují jejich svaly?

O šest let později vykonal Gray na základě těchto pozorování pokus s pevným modelem delfína o délce 1,8 metru a usoudil, že pokud je odpor, který voda klade tomuto modelu, stejný jako odpor kladený živému delfínovi totožné velikosti v rychlosti 36 km/h, pak bude delfín potřebovat 117 kilogramů svalové hmoty, aby byl schopen tuto rychlost vyvinout. Ve skutečnosti jich však má zhruba 15 kg. To by však znamenalo, že svaly delfínů jsou sedmkrát výkonnější než svaly ostatních savců.

Aby Gray tento paradox vyřešil, přišel s hypotézou, že delfíní kůže dokáže nějakým způsobem omezit turbulentní proudění kolem těla a proměňovat ho na proudění laminární. Při turbulentním proudění totiž částice přecházejí mezi jednotlivými vrstvami kapaliny a vzniká víření. Laminární proudění naopak značí rovnoběžné dráhy jednotlivých částic kapaliny bez mísení. Pak by k potřebnému výkonu 15 kilogramů svalů skutečně stačilo.

Torpéda s delfíní kůží

Gray touto úvahou odstartoval šedesát let dlouhý hon za tajemstvím delfíní kůže. Potenciál jeho odhalení byl skutečně lákavý. Zejména armády toužily po rychlejších torpédech s nižším třením, ale podobný mechanismus mohl být uplatněn třeba i u potápěčských neoprenů. 

Pokusů v této oblasti se chopil v padesátých letech americký vědec německého původu Max Kramer. Zkonstruoval torpédo potažené umělou kůží. Ta byla navržena tak, aby co nejvíce odpovídala pokožce delfínů. Kramer doufal, že se mu tím podaří redukovat turbulentní proudění. První testy v otevřeném vodním prostoru podle Kramera ukazovaly, že takto upravené torpédo podstupuje o až 59 procent menší tření než torpédo bez umělé kůže. Další pokusy samozřejmě proběhly, ale Kramerův výsledek se již zopakovat nepodařilo.

Případ nahých sovětských plavkyň

Ukázka z knihy Nekton

Zájem o odhalení Grayova paradoxu měli i vědci na druhé straně železné opony. Asi nejbizarnější experiment k této problematice provedl na počátku 70. let sovětský vědec Jurij Alejev. Ten se snažil prokázat, že se během plavání na delfíní kůži vytváří vlnky, které umožňují hladké proudění vody kolem jejich těla.

Jelikož pořídit detailní fotografie delfínů v akci, z nichž by bylo možné vlnky pozorovat, se ukázalo jako technicky nemožné, vymyslel Alejev jiný způsob. Pozval si do bazénu čtyřicet plavkyň, nechal je nahé táhnout na laně pod vodou rychlostí 2 až 4 m/s a fotografoval jejich kůži.

Abychom Alejeva nepodezřívali z perverze, ženská kůže má pod sebou více tukové tkáně, a proto je delfínům podobnější než mužská. Sám Alejev svůj experiment odůvodnil takto: "Ženy jsou velikostí těla podobné jako průměrně veliký delfín obecný (delphinus delphis). Pro ženu vysokou 160 - 170 centimetrů s nataženýma rukama, plavající o rychlosti 2 až 4 m/s, platí zhruba stejné Reynoldsovo číslo (veličina udávající vliv třecích sil tekutiny na odpor) jako pro delfína."

Ukázka z knihy Nekton

Počítal zároveň s tím, že tělo ženy by mělo být oholené, aby co nejvíce odpovídalo tělu kytovců. Výsledek experimentu však přinesl zklamání. Kůže se sice zvlnila, nicméně pouze když tělo prudce zrychlovalo, nebo se pohybovalo vysokou rychlostí. A když už se tak stalo, kožní vlnky ženu spíše zpomalovaly. Výsledky popsal Alejev v knize Nekton, kde přiložil i několik snímků z pokusu.

Experiment s nahými plavkyněmi neměl žádný relevantní a smysluplný efekt.

Roman Vodička, veterinární lékař z pražské zoo

Jak dodává veterinární lékař Roman Vodička z pražské zoo, podobnost ženské kůže s kůží delfínů je čistě metaforická: "Kůži kytovců chybí chlupové folikuly, nemá žlázy, je silnější, nerohovatí, má jiné krevní zásobení a poměrně velké množství blubberu (vrstva podkožního tuku) s kolagenem." Podle něj tak Alejevův výzkum "neměl žádný relevantní a smysluplný efekt."

Záhadu vyřešily bublinky

Definitivně vyřešit záhadu Grayova paradoxu se rozhodl biolog s příhodným jménem Frank Fish z West Chester University v Pensylvánii. K úspěchu potřeboval změřit sílu, jakou zvíře na vodu působí. K tomu se běžně používá metoda zvaná integrální laserová anemometrie (Digital Particle Image Velocimetry), jež dovede detekovat víry vody a z nich změřit sílu vynaloženou delfínem.

Takový způsob měření se však ukázal jako nepraktický. Vyžadoval by totiž ponořit k delfínovi do nádrže velké množství skleněných kuliček a pak do ní pouštět laserový paprsek. Obejít tento problém Fishovi pomohl Timothy Wei z University of Nebraska, který navrhl použít stěnu mikroskopických bublin, jíž by delfín proplaval. Metodu už dříve zkoušel při práci s profesionálními plavci.

Experiment proběhl na University of California v Santa Cruz. Fish společně s Weiem a studentem Paulem Legacem vytvořili v nádrži pro hloubkové potápění bublinkovou stěnu za pomoci zahradní zavlažovací hadice a do nádrže umístili dva delfíny Fishovy kamarádky Terrie Williamsové. Následně kamerou snímali delfíny, jak proplouvají stěnou bublin.

Záběry, které v lednu zveřejnili na serveru YouTube, ukazují směr proudění vody kolem těl zvířat. Jsou z nich také patrné víry, které se utvářely za ocasní ploutví delfínů, jak se jejím mácháním kytovci odráželi kupředu. Timothy Wei a Paul Legac později vypočítali výkon delfínů při "vyhlídkové" rychlosti 3,4 m/s jako 549 wattů. V případech, kdy zvířata prudce zrychlovala, zvýšil se jejich výkon dokonce až desetinásobně, na 5400 wattů.

Jak se tedy ukázalo, žádný Grayův paradox neexistuje. Delfíni mají dostatek svalové hmoty k tomu, aby plavbu ve vysoké rychlosti zvládli. Gray značně podcenil výkon, který dokáží delfíni svými svaly vyprodukovat, a na základě tohoto chybného odhadu formuloval svou hypotézu o zázračných vlastnostech delfíní kůže. Delfíni jsou tedy ve skutečnosti silnější, než se Gray domníval.

Delfíni ostatně mezi savci neplavou nejrychleji. "Nejrychlejší vodní savec je kosatka dravá (orcinus orca) a sviňucha běloploutvá (phocoena phocoena)," vysvětluje Roman Vodička. Ty dokážou plavat rychlostí až 55 km/h.

Vědci svoje závěry publikovali v odborném časopise The Journal of Experimental Biology z 15. ledna (celá studie je bohužel přístupná pouze platícím čtenářům, ale článek, který ji doprovází lze z webu magazínu stáhnout) a už zvažují další pokusy: "Jestliže to můžu udělat s delfínem, mohl bych i s velrybou nebo rejnokem?" směje se Frank Fish.

Autoři:
  • Nejčtenější

Velký meteorit ukrýval dva minerály, které jsme doposud na Zemi neviděli

Doposud jsme podobné nerosty mohli najít jako uměle vyrobené v laboratoři nebo v teoretických pracích. Díky poslu z...

Nový rychlovlak TGV dorazil do Česka, ve Francii má začít jezdit za dva roky

Nový rychlovlak TGV ráno přejel česko-rakouské hranice a dopoledne dorazil do Českých Budějovic. Odtud jel dál do Prahy...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

„Svatba“ letounu L-39NG. Ve Vodochodech se po letech opět sériově vyrábí

Po osmi letech vývoje vyvrcholila práce na letounu L-39NG. Moderní následník slavného Albatrosu vstupuje do sériové...

KVÍZ: V roce 1939 napadl Sovětský svaz Finsko, začala zimní válka

Útokem Sovětského svazu na Finsko dne 30. listopadu 1939 začala tzv. zimní válka, která trvala až do 13. března roku...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Rozpálené brzdy poslaly caravelle v plamenech k zemi. Zahynula pětina obce Humlikon

Premium Tragédie letu číslo SR 306 začala rozháněním mlhy letadlem před vzletem a gradovala jeho pádem v důsledku požáru....

Děti na prodej. Za tři stovky. Jak bují dětská prostituce v Česku

Premium Prostituce je v Předlicích naprosto běžná. Jenže i ta dětská. Obyvatelé místního ghetta popisují, jak se děti prodávají...

Takoví slušní lidé, říkali o nich. Rodině přitom vládl teror a nechutnosti

Premium Muž, který ten prosincový den přišel na místní oddělení VB Strašnice, vypadal velmi rozpačitě. „Ono se to bude zdát asi...

RECENZE: Vzal to Radegast. Největší dar přináší konečně zase pohádku

Premium Ani světácky se tvářící fantasy jako Princezna zakletá v čase 2, ani rozjímání o smrti jako Princ Mamánek. Příběh...

Jak přišli dinosauři ke svému pojmenování a proč to trvalo tak dlouho

Když byl v únoru roku 1824 formálně popsán první druhohorní „neptačí“ dinosaurus, jímž se stal jurský teropod...

Jak se z vyhladovělé čelisti stal nejstarší známý dinosaurus

První „praví“ dinosauři pravděpodobně existovali již v období středního triasu (asi před 245 miliony let). My však...

„Přečetl“ neandrtálce i dávné předky v nás. Nobelovu cenu má evoluční genetik

Ve švédském Stockholmu začalo v pondělí letošní udělování Nobelových cen. Jako první byla vyhlášena cena za fyziologii...

Musk chce do půl roku zkoušet mozkové čipy na lidech. Zchladil tak očekávání

Společnost Neuralink, kterou vlastní miliardář Elon Musk, se zabývá vývojem mozkových implantátů. V noci na čtvrtek...

Soutěžíme o 10 balíčků prémiového mléka BEBA COMFORT 2
Soutěžíme o 10 balíčků prémiového mléka BEBA COMFORT 2

Zapojte se s námi do soutěže a vyhrajte jeden z 10 balíčků oblíbené prémiové kojenecké výživy BEBA COMFORT 2, na které si vaše děťátko pochutná. Co...

Dcera je výjimečná, říká Julia Robertsová. Hazel oslavila 18. narozeniny

Herečka Julia Robertsová (55) oslavila osmnáctiny svých dvojčat, dcery Hazel a syna Finna společnou vzpomínkovou...

Zemřela Kirstie Alleyová. Hvězda trilogie Kdopak to mluví podlehla rakovině

Po krátkém boji s rakovinou zemřela v 71 letech americká herečka Kirstie Alleyová, hvězda filmové trilogie Kdopak to...

Známý český stylista Jan Pokorný spáchal ve 39 letech sebevraždu

Jeden z nejuznávanějších českých stylistů Jan Pokorný spáchal ve čtvrtek ve svých devětatřiceti letech sebevraždu...

Politik opustil partnerku a děti po šestnácti letech kvůli pornoherečce

Německý politik Hagen Reinhold (44) opustil svoji dlouholetou partnerku Karoline Preislerovou (51), se kterou má tři...

Žádné Uložto! Startuje České kino, za stovku nabízí ke streamování 650 filmů

Oblíbené české filmy, pohádky i seriály ke stažení na jednom místě, legálně a ve vysoké kvalitě slibuje nová platforma...