Исследователи знают, что планктон (одна из самых распространённых форм жизни в океане) слишком слаб и мал для самостоятельных путешествий. В связи с этим уже долгое время учёные задаются вопросом: каким же образом эти существа попадают туда, куда им надо? Для поиска ответа на этот вопрос инженеры разработали подводных роботов размером с грейпфрут, способных имитировать поведение планктона. Кроме того, устройства помогут также разгадать и ряд других загадок океана, уверены разработчики.
Порядка 20 лет назад Петер Фрэнкс (Peter Franks), биолог из Океанографического института Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего, опубликовал математическую теорию. С её помощью он показал, что планктон собирается в плотные группы благодаря так называемым внутренним волнам. Они наблюдаются в океане и определяются изменением плотности воды с глубиной, а также вызывают значительные пертурбации в вертикальном профиле скорости звука.
По его мнению, микроскопические организмы приспособились использовать для передвижения эти гигантские медленно двигающиеся подводные потоки, а собираются они в большие группы для питания, размножения и защиты себя от хищников.
Исследователи, изучая теорию, задались вопросом: как отдельным микроорганизмам удаётся путешествовать по океану, если каждый из них меньше зёрнышка риса. Руководствуясь этим вопросом, учёные и создали роботизированную версию планктона, который поможет разгадать загадку. И, возможно, даже не одну.
Роботов назвали миниатюрными автономными подводными исследователями (M-AUEs). Подводные устройства размером с грейпфрут укомплектованы сенсором, фиксирующим температуру, и другими датчиками для отслеживания состояния океана. Аппарат дрейфует благодаря океаническому течению и способен по ходу регулировать свою плавучесть, чтобы держаться на одной и той же глубине (как это делает настоящий планктон).
Команда учёных провела эксперимент, в рамках которого распределила рой из 16 дронов по участку диаметром 300 метров. Боты были запрограммированы оставаться на глубине десяти метров и собирать информацию о своих траекториях каждые 12 секунд с помощью акустической сигнализации.
Исследователи обнаружили, что внутренние волны собрали роботизированный планктон в кучу в течение десяти минут (как это и происходит с настоящим планктоном). Полученные данные подтвердили предположения Фрэнкса, сделанные много лет назад.
"Внутренние волны движутся вверх и вниз, — поясняет Фрэнкс изданию New Atlas. – Если планктон или M-AUEs поддерживает постоянную глубину, то им приходится передвигаться вверх и вниз по мере того, как проходит волна. Но волны также стимулируют горизонтальный поток. По мере того как организмы плавают, они двигаются за счёт этого горизонтального потока, который заставляет их сходиться вместе, когда волна спадает, и отрываться друг от друга, когда волна поднимается". Подобный эффект можно увидеть на видео.
Эксперимент помог учёным подтвердить, что свободно плавающий планктон (или другой организм с подобным поведением, тот же робот) может использовать движущие силы океана для сбора в "стаи" и удовлетворения своих потребностей, необходимых для выживания.
Новая разработка описана в научном издании Nature Communications.
Добавим, что ранее проект "Вести.Наука" рассказывал о первом доступном подводном дроне, который поможет почувствовать себя Кусто.
