Охота акулы и высшая математика

Далеко не всех граждан можно назвать законопослушными. Считается, что юридические законы нарушить легко, только последствия этого могут быть очень грустными. А вот постулаты физики и математики соблюдаются якобы всегда и всеми: людьми, акулами, неодушевленными предметами.

Что такое фракталы?

Это понятие появилось благодаря Б. Мальдеброду в 1975 году 20 века. Сначала фракталами занимались математики, потом программисты, а в 21 веке о них заговорили и биологи. Это структуры, образованные из фрагментов, каждый из которых подобен всей структуре.

Выделяют геометрические, алгебраические и стохастические (случайные) фракталы. С их помощью программисты могут совершать чудеса компьютерной графики, создавать модели, подобные природным, или невозможные в природе. Природа и сама успешно создает фракталы, например, снежинки.

Что такое полеты Леви?

Если вы не математик и не программист, и не желаете забивать голову лишней информацией, достаточно получить самое упрощенное представление об этом сложном математическом процессе. В природе часто встречается случайное блуждание, которое может проявляться в разных вариантах и подчиняется строгим математическим закономерностям.

Одно из проявлений случайного блуждания - броуновское движение, при котором мелкие частицы в жидкости или газе движутся беспорядочно из-за того, что сталкиваются друг с другом, и могут постоянно возвращаться в ту же точку.

Смотреть видео - Акулы в процессе поиска пищи:

Полет Леви - это движение, состоящее из серий коротких перемещений, причем в промежутках между ними совершаются длинные перемещения. Если прочертить траекторию такого движения, то получится большая фигура, состоящая из маленьких, которые по форме напоминают большую.

Полеты Леви имеют отношение к фракталам, так как в них фрагменты являются подобием целого, иначе говоря, это самоподобные структуры. Называются они так, потому что теоретическую базу для их открытия создал французский математик Поль Леви.

Таким образом движутся Галактики, космическая пыль, пузырьки газа в жидкости и многие другие природные объекты. Недавно ряд европейских ученых обнаружили, что движения многих видов морских рыб представляют собой полеты Леви. Результаты исследований были напечатаны авторитетным для биологов всего мира журналом "Nature".

Какие рыбы увлекаются математикой?

Как было выяснено биологом Девидом Симсом и его коллегами из Плимутского университета, движение в соответствии с закономерностями полета Леви характерно для 14 видов хищных рыб: акул, меч-рыбы, тунцов и других. Причем такое движение наблюдается только в случаях, когда пищи недостаточно.

Поиск добычи в толще воды требует значительных стремительных перемещений, между которыми хищники делают остановки и несколько мелких рывков, чтобы обследовать ближайшее пространство на предмет наличия чего-либо съедобного.

Популярность такого стиля перемещения доказывает его эффективность при ловле мелкой не стайной добычи.

Какие акулы плавают "по Леви"?

Эта тактика перемещения доказана для голубой акулы и китовой акулы. Можно предположить, что красивые траектории перемещения помогают прокормиться как средним по размерам акулам, так и самым крупным. Причем китовую акулу хищницей назвать нельзя, так как питается она, процеживая планктон.

Вероятно, полеты Леви помогают и при фильтрационном питании.

Предыдущие попытки доказать существование полетов Леви у живых объектов не увенчались успехом из-за недостаточно точного и долговечного оборудования.

15 лет назад 55 акул были снабжены электронными датчиками. Такие длительные непрерывные наблюдения за движением изучаемых объектов позволили получить достоверные результаты исследований.

Анализ полученных сведений позволил утверждать, что передвижение акул чаще всего соответствует полетам Леви, но при большом количестве пищи переходят на беспорядочное броуновское движение.

Получается, что тактика перемещения определяется условиями окружающей среды и трансформируется при их изменении.

Смотреть видео - Полёты Леви для китовой акулы:

Чем глубже человек познает тайны природы, тем больше поражается ее красоте и гармонии, которая проявляется не только в сочетании неповторимых форм и красок, но и в движениях охотящихся акул.