Який вигляд має зграя риб або птахів, що літають
Зграя - необхідна форма існування птахів чи риб, коли кожен її член виявляється найбільш захищеним, якщо він є членом зграї. Але навіть ті самі риби, такі, як, паример, тунці, можуть об'єднуватися, принаймні, у два види зграй. При необхідності перетинати великі відстані, то особини кожного виду окремо утворюють свою власну зграю, в яку збираються всі види, незалежно від розмірів чи віку. Така зграя всією масою відкочує, пропливаючи відстані тисячі кілометрів. Коли зграя виявляється у кінцевої мети свого вояжу, там, де багато корму, зграя розпадається на окремі косяки, які складаються вже з особин рівного розміру.
Як взаємодіють у зграї, що рухається, або косяку птиці або риби? Які сили виникають у процесі руху?
В.В.Шулейкін пише, як поводилася зграя журавлів, що вирішила переночувати на березі перед майбутнім перельотом через Чорне море. Птахи змішалися в безладну зграю, яка повільно рухалася вздовж берега. Вчений пише:
"При цьому надзвичайно яскраво проявилися ті пондеромоторні сили, які виникли між ними; птахів різко кидало з боку в бік, змушуючи відхилятися від курсу то вліво, то вправо і описувати якусь зигзагоподібну лінію. Але ці кидки відразу ж припинилися, як тільки зграя журавлів вишикувалася в характерний журавлиний "клин", розташувавшись таким чином, птахи полетіли абсолютно спокійно, не заважаючи одна одній і рухаючись по прямій лінії.
Спостереження за рухом птахів у зграї або риб у одвірках показують, що між окремими особами виникають пондеромоторні сили взаємодії, які особливо добре виявляються при русі у воді великих риб.
Орнітологи давно пропонували безліч гіпотез, намагаючись пояснити рух птахів правильним стоєм,"строєм уступу". Вважалося, що сильний ватажок створює своїм рухом умови для оптимального польоту птахів у тому разі, коли решта летять клином.
У питанні "Дивний кут" розглядаються пондеромоторні сили, що діють на дві кулі, що рухаються в рідині відносно один одного. Зокрема, якщо кулі однакові і рухаються в одному напрямку з однаковою швидкістю, то на кулі діє сила, що зникає при куті між напрямком руху і прямою, що з'єднує центру куль, що дорівнює 54 o 40'. При цьому кулі, що рухаються, не взаємодіють. Якщо кут перевищує зазначений, то кулі, що рухаються, притягуються, а при меншому - відштовхуються, причому тим сильніше, чим цей кут ближче до нуля, тобто, коли кулі рухаються одна в кільватері іншого.
Тут слід враховувати, що птахи, що летять, так і риби, що пливуть, рухаються не пасивно, а здійснюють коливальні рухи як крилами (плавниками), так і всім тілом. Це має викликати коливання швидкості руху та появи відповідних прискорень. Тут слід сказати про ще одну важливу обставину. Виходячи з наведеного вище виразу для сили взаємодії можна бачити, що ця сила пропорційна шостому ступені розміру об'єкта, що рухається. Але оскільки відстань між об'єктами теж змінюється в залежності від розмірів, то в результаті ця сила зменшується пропорційно до четвертого ступеня розміру. Тому наведені міркування справедливі лише щодо великих птахів і риб.
Це пояснює, чому великі риби або птахи в русі дотримуються ладу уступу, утворюючи, подібно журавлям клин, або косу лінію, як це властиво гусакам або бакланам.
Дрібні риби, як і дрібні птахи, всередині зграї, що рухається, можуть розташовуватися як завгодно, аби не заважати один одному впольоті. Але межі такої зграї в польоті різко позначені. Спостереження показують, що такі зграї набувають форми краплі. Якщо форма зграї чомусь змінюється, то виникають гідродинамічні сили, що ліють у такому напрямку, що форма стане такою, при якій зовнішні дії стануть мінімальними. Навіть якщо від такої зграї відб'ється окрема риба або птах, то згадані сили втягнуть втікачку в "краплю", подібно до того, як тіло великих розмірів, що рухається в рідині або газі, притягує до себе дрібніші тіла.
Однак, косяк, як пише журнал "Питання іхтіології", 1988, т 28 вип.1, пересуваючись як єдине ціле, часто має вигляд безперервної стрічки, що звивається. У ньому кожна риба займає строго певний стан, що визначається також законами гідродинаміки.
Кожен великий косяк є сукупністю маленьких зграйок, що складаються з 4-5 риб. Цікаво, що зграйки займають положення, що відповідає вузлам тетраедричних ґрат. Це забезпечує найбільш щільну "упаковку" риб зграї, що рухається.