Междисциплинарная группа из Австралии, Великобритании, США и Японии использовала принципы структурной инженерии, чтобы проверить, как голова кашалота может противостоять сильным ударам тарана.
«Лоб кашалота — одна из самых странных структур в животном мире», — говорит доктор. Ольга Панагиотопулу из Университета Квинсленда и ведущий автор статьи. "Внутри лоб состоит из двух больших маслозаполненных мешочков, уложенных друг на друга, известных как орган спермацета и мешочки для мусора. Именно нефть в верхнем органе спермацета была основной целью китобойного промысла в начале 19 века.Панагиотопулу добавляет: «Весь этот комплекс сильно диморфен по половому признаку, что означает, что он намного больше у мужчин, чем у женщин, что обычно наблюдается у видов, у которых самцы борются за самок."
Гипотеза тарана была первоначально предложена китобоем 19-го века Оуэном Чейзом после того, как его корабль, Эссекс, был потоплен крупным самцом, который намеренно протаранил корабль своим лбом.
Профессор Дэвид Кэрриер, соавтор из Университета штата Юта, сказал, что «мы знаем, что голова кашалота важна для передачи щелчков сонара, и есть много других гипотез относительно ее роли в коммуникации и плавучести.«Но ни одна из этих гипотез не могла объяснить, как голова кашалота могла функционировать как оружие, способное топить корабли, масса которых в четыре-пять раз превышает массу кита."
«Гипотеза тарана была воспринята с неохотой в научном сообществе», — говорит Панагиотопулу. "Это произошло главным образом потому, что в передней части головы кашалота находятся чувствительные анатомические структуры, которые издают звуки, необходимые для сонара, и могут пострадать в случае тарана. Также не многие люди на самом деле наблюдали таран кашалотов."
«Мы были очарованы, когда получили отчет от пилота и исследователя природоохранной деятельности, который задокументировал таран кашалотов во время полета над Калифорнийским заливом», — говорит Кэрриер. И добавляет: «Затем мы узнали, что наша гипотеза о таране имеет некоторые достоинства, и изучили доступную технологию, чтобы проверить ее."
«Создание компьютерной модели для имитации тарана кашалотов было сложной задачей», — добавляет д-р.
Спиридис, инженер-консультант и соавтор исследования. «При анализе мостов, туннелей или зданий вам предоставляются точные размеры и свойства материалов для моделирования, но в этом случае мы были ограничены опубликованными данными, и нам пришлось провести серию тестов на чувствительность, чтобы гарантировать эффективность модели», — добавляет он.
«Мы использовали вероятностное моделирование для изучения механических эффектов изменения удара», — сказал доцент Тодд Патаки из Университета Синшу в Японии и старший автор статьи. «Создав серию модифицированных версий типа и направления силы удара на голову кашалота, мы пришли к выводу, что соединительнотканные перегородки, встроенные в мусор, поглощают ударные нагрузки и защищают череп от трещин»
«Повышенное напряжение черепа в случае тарана может нанести вред животному, поскольку может вызвать смертельные переломы», — говорит Панагиотопулу. "Наши результаты показывают, что механическое преимущество структуры мусора может быть результатом приобретенных черт, связанных с выбором агрессивного поведения между мужчинами. Хотя самцы кашалотов могут не часто драться, мы знаем, что агрессивное таранное поведение является общей характеристикой группы млекопитающих, от которых произошли киты, — копытных, парнокопытных.
Более пристальный взгляд на анатомию голов других видов китов, которых таранят, может выявить множество защитных механизмов."
«Наше исследование имеет ограничения, но мы надеемся стимулировать будущие исследования, чтобы раскрыть механическую функцию головы во время ударов головой у других видов, у которых агрессивное поведение наблюдалось, но остается немоделированным», — добавил Панагиотопулу.