Если бросить в воду пробку, она всплывёт. Если попытаться удержать её под водой, придётся постоянно прикладывать силу.

У кашалота примерно та же проблема — только сама «пробка» весит десятки тонн.

Кашалоты — единственные известные киты, которые отдыхают почти вертикально, зависая головой вверх в нескольких метрах под поверхностью моря. В таком положении животное не нужно постоянно двигаться, а вода защищает его от волн на поверхности. Учёные давно наблюдали эти странные неподвижные группы: огромные тела словно стоят столбами в толще океана.

Но оставался простой физический вопрос: почему они не всплывают?

Исследователи из Университета Сент-Эндрюса и Университета Невшателя обнаружили механизм, позволяющий кашалотам очень точно регулировать собственную плавучесть. Во время отдыха животные периодически выпускают газ в виде пузырьков. Работа опубликована в Journal of Experimental Biology.

Для кашалота проблема особенно существенна. В его огромной голове находится спермацет — богатое воском и маслом вещество, участвующее, среди прочего, в работе сложнейшей системы эхолокации животного. Вместе с воздухом в организме это способствует положительной плавучести: тело стремится вверх.

Есть ещё один эффект.

Кашалот отдыхает под водой, задержав дыхание. Если он начинает понемногу подниматься, давление воды уменьшается, а находящийся в лёгких газ расширяется. Объём увеличивается — и животное начинает всплывать ещё сильнее.

Получается своеобразная положительная обратная связь: немного всплыл — газ расширился — плавучесть увеличилась — всплываешь ещё быстрее.

Кашалот разрывает эту цепочку самым простым способом.

Выпускает немного газа.

Объём воздуха в теле уменьшается, выталкивающая сила становится меньше, и огромное животное снова оказывается почти в состоянии нейтральной плавучести — оно практически не тонет и не всплывает.

Чтобы это обнаружить, исследователи работали с кашалотами у побережья Норвегии. На животных с помощью присосок устанавливали небольшие датчики, записывавшие звук и трёхмерное движение тела. На записях во время вертикального отдыха отчётливо слышались пузырьки. Затем данные о движении сопоставили с компьютерной моделью, учитывавшей плотность тканей животного, сопротивление воды и объём газа в организме. Модель подтвердила: потеря газа действительно уменьшает положительную плавучесть настолько, чтобы кашалот мог оставаться под водой почти неподвижно.

Особенно интересно, что исследователи не считают эти пузырьки случайностью.

Профессор Патрик Миллер из подразделения морских млекопитающих Университета Сент-Эндрюса изучает кашалотов с помощью акустических датчиков больше двух десятилетий. По его словам, характерные звуки выпускаемого газа обнаруживаются именно во время такого вертикального отдыха. В других ситуациях кашалоты, судя по наблюдениям, просто так воздух не выпускают.

То есть перед нами, по всей видимости, не побочный эффект дыхания, а довольно тонкая система управления собственным телом.

Причём работает она в тот момент, когда животное, вероятно, спит.

Учёные осторожно называют это состояние именно «отдыхом»: строго доказать сон можно было бы, регистрируя работу мозга, а сделать это у свободно плавающего кашалота пока не удалось. Но поведение животных очень похоже на сон. И если это действительно так, возникает ещё более интересный вопрос: каким образом кашалот продолжает столь точно следить за своей глубиной и плавучестью, когда большая часть его организма отдыхает.

Есть и ещё одна гипотеза. Выпуск газа может одновременно помогать животному избавляться от избытка углекислого газа или азота, накопленного после глубоких погружений. Пока это только предположение, которое предстоит проверять.

Но даже уже установленный механизм удивительно красив своей простотой.

Для того чтобы десятки тонн живой массы спокойно висели в океане, не нужен непрерывный взмах плавников и не требуется постоянная работа мышц. Нужно очень точно изменить всего один параметр — количество газа внутри тела.

Это почти школьная задача на закон Архимеда.

Только кашалот решает её во сне.