3D-моделирование подтверждает, что акулы следуют закону масштабирования

Акулы — одни из самых совершенных хищников в истории жизни на Земле. Их эволюция длится уже более 400 миллионов лет, и за это время они идеально адаптировались к своей среде. Но что делает их тела настолько эффективными?

Новое исследование, проведенное учеными из Университета Джеймса Кука и Массачусетского университета, раскрывает удивительную закономерность: акулы почти идеально подчиняются «закону масштабирования двух третей» — фундаментальному принципу, который связывает площадь поверхности тела с его объемом. Это открытие не только углубляет наше понимание биологии акул, но и может изменить представления о физиологии животных в целом.

Суть закона масштабирования и его значение

Более ста лет биологи используют теорию, согласно которой площадь поверхности тела животного пропорциональна его объему в степени 2/3 (≈0,67). Это соотношение объясняет, как организмы регулируют тепло, обмен веществ и газообмен.

Например, чем больше животное, тем меньше отношение его поверхности к объему, что влияет на скорость потери тепла или поглощения кислорода. Однако до сих пор эту теорию в основном проверяли на микроуровне — в клетках или небольших организмах. Новое исследование впервые подтвердило ее применимость к крупным, сложным животным — акулам.

Как проводилось исследование

Ученые создали точные 3D-модели 54 видов акул, используя сканирование высокого разрешения. Эти модели позволили измерить площадь поверхности и объем тел с беспрецедентной точностью. Для анализа применялся филогенетический метод, учитывающий эволюционные связи между видами. Результаты показали, что у акул площадь поверхности пропорциональна объему в степени 0,64 — всего на 3% меньше теоретического значения.

Открытие подтверждает, что акулы эволюционно «оптимизированы» под этот закон. Возможно, отклонение от него было бы слишком энергозатратным или нарушило бы раннее развитие эмбрионов. Это также объясняет, почему акулы, несмотря на разнообразие форм и размеров, подчиняются единому правилу.

Практическое применение

Закон масштабирования играет ключевую роль в экологических моделях, например, при прогнозировании того, как животные будут реагировать на изменение климата. Точные данные о площади поверхности и объеме помогут лучше предсказать, как акулы справляются с потеплением океанов или снижением уровня кислорода.

Исследование демонстрирует, как современные технологии — 3D-моделирование и компьютерный анализ — позволяют раскрывать фундаментальные законы природы. Акулы, одни из древнейших существ на планете, вновь доказали, что их биология — образец эффективности. Это открытие не только расширяет наши знания о морских хищниках, но и дает новые инструменты для изучения всего животного мира.