Какая рыба самая сильная

Насколько сильны рыбы, какое усилие они могут развивать, какая рыба самая сильная? Эти вопросы вызваны не просто праздным интересом. Ответы на них помогут правильно подобрать удилище, толщину лески и учесть много других важных моментов.

Что определяет силу

Скорость, которую могут развивать рыбы, ихтиологи обычно классифицируют следующим образом: максимальная, бросковая, крейсерская, иногда промежуточная. Нас больше всего интересуют бросковая и максимальная скорости. Бросковая — это та скорость, которую рыба развивает в экстремальных ситуациях, когда, попав на крючок, она броском пытается с него сорваться. Хариус, к примеру, при броске развивает скорость около 120 км/ч, щука — около 95 км/ч. Большинство других рыб слабее, но и у них скорость при броске очень существенна, у окуня она равна 25–30 км/ч. Бросковая скорость кратковременна, это именно бросок, длящийся максимум две-три секунды. Потом рыба или переходит на максимальную скорость, или оказывается в руках рыболова. Кстати, выдерживать максимальную скорость рыбы большинства видов могут не более 25 секунд. Потом организму нужен отдых, поэтому рыба переходит на крейсерскую или промежуточную скорость.

Многие биологические законы успешно описываются математическими выкладками. Так, в большинстве случаев скорость средней рыбы прямо пропорциональна корню кубическому от её длины. Налицо положительная корреляция: чем рыба больше, тем выше её скорость. Но при этом надо учитывать, что есть рыбы с нестандартной формой тела — и к ним эти правила отношения не имеют. Но в целом 30-сантиметровая форель всегда обгонит 20-сантиметрового хариуса.

Наши ихтиологи давно и успешно занимаются изучением скорости движения рыб, ведь это важный вопрос для решения многих проблем промыслового рыболовства. Одни из корифеев в этой области — наши ихтиологи-физиологи Д. Радаков и В. Протасов — ещё в середине прошлого века измеряли линейные скорости рыб самых популярных видов. Приведённая таблица взята из их классического труда «Скорости движения и некоторые особенности зрения рыб», выпущенного в 1964 году.

Вид рыбы	Длина, см	Масса, г	Развиваемая скорость, см/с
Щука	16  20,0  38  40–44		209  150  148  279 (при испуге)
Окунь	3  10  20–24		42 (максимальная)  165 (в стае при испуге)  126 (при испуге)
Карп	13,5  30–31  40–41		170 (в течение 20 с)  32–52 (в течение 1 минуты)  37–58 (в течение 1 минуты)
Краснопёрка	22  24		130 (бросок)  94 (при испуге)
Густера	1,8–2,6 (малёк)		33
Лещ	—		12,6 (в течение 1 минуты)
Уклейка		1	50
Карась	7  8–10  12,5  13  21	4,4	20,3 (в течение 5–20 минут)  70 (максимальная)  126–150  150–159  169  20 (в течение 1 с) — 50 (в течение 20 с)
Плотва	20–24		122 (при испуге)
Судак	39–40  41  40–44		60–100 (в течение 1 минуты)  103 (в течение 30 минут)  191 (при испуге)
Голавль		15	24
Бычок-кругляк	10–15,5		100 (максимальная)

Скорость у более крупной рыбы при строго одинаковой форме тела больше скорости мелкой рыбы, поскольку сила сопротивления, которую преодолевает рыба, двигаясь в воде, при одинаковой форме тела пропорциональна площади поперечного сечения рыбы Sp и квадрату скорости её движения v². Поэтому выражение для мощности N, которую затрачивает рыба при движении, имеет вид: N=K₁Sрv²v, где K₁ — постоянный коэффициент.

С другой стороны, максимальная мощность, развиваемая каждой мышцей животного, должна быть пропорциональна её объему. Очевидно, что такой же вывод справедлив для всего организма. Исходя из сказанного, ясно, что шансов у плотвы избежать зубов щуки очень мало.

 

Парадоксы скорости рыб

Учёные до сих пор не могут ответить на вопрос, как многие рыбы и дельфины умудряются двигаться в воде со скоростями, недоступными иногда даже для птиц, летящих в воздухе? Меч-рыба, например, плывёт со скоростью до 130 км/ч, а тунец — до 90 км/ч. Если изготовить муляж меч-рыбы и определить коэффициент его лобового сопротивления, окажется следующее. Чтобы набрать такую скорость, рыбе необходимо развить мощность автомобильного мотора, то есть около 100 л. с. У большинства рыб такой коэффициент невелик, так как весь эволюционный процесс у них направлен на создание обтекаемой формы тела, оказывающей минимальное сопротивление водной среде: и чешуя, и слизь, обволакивающая её, работают именно на это. Плавники тоже помогают быстрее передвигаться, а не увеличивать сопротивление.

Рыба станет плыть быстрее, если её тело будет ориентировано так, чтобы оно испытывало минимальное сопротивление воды. Согласно формуле, сила лобового сопротивления (F₂) воды пропорциональна площади поперечного сечения тела рыбы (Sp). Однако это выражение даёт завышенное значение для силы, так как не все частицы воды при столкновении с телом приобретут его скорость. Но этой формулой можно пользоваться, если в правой части добавить безразмерный коэффициент Cp — коэффициент лобового сопротивления. Тогда F₂ = 1/2 × С_p v² Sp, где Cp — коэффициент лобового сопротивления, который в первую очередь зависит от формы тела организма, а Sp — площадь поперечного сечения тела, которое вызывает сопротивление при движении в воде.

Надо учитывать, что энергия живых существ — это энергия окислительных процессов. Но рыбы — существа холоднокровные. Поэтому такие мощности для них просто недостижимы. Остаётся предположить, что рыбы каким-то образом умеют сильно снижать сопротивление воды.

При быстром движении обычного предмета в воде вихри образуются только позади тела. Давление в области вихрей падает, что оказывает на тело тормозящее действие. Одна из гипотез, объясняющих резкое снижение сопротивления воды у меч-рыбы, состоит в том, что меч, находящийся спереди, служит генератором вихрей. В результате рыба движется со всех сторон окруженная вихрями — областями пониженного давления, что соответствует чрезвычайно низкому сопротивлению движения. Такого же эффекта можно достичь, если поверхность тела сделать шероховатой. Это станет возмущать пограничный слой между жидкостью и телом и превращать течение в вихревое (турбулентное) по всей поверхности контакта. Какой из этих механизмов уменьшения сопротивления движению реализуется у меч-рыбы и дельфинов, учёные до сих пор не знают.

 

 

 

Почему небольшие рыбы ходят косяками?

В косяке рыбы движутся в одном направлении друг за другом, их количество может быть от нескольких экземпляров до нескольких миллионов. Плыть в косяке не только безопаснее, но и энергетически выгоднее, поскольку каждая рыба держится точно за виляющим впереди хвостом, который оставляет после себя завихрения, подталкивающие плывущих сзади вперёд. Двигаться так, чтобы оказаться точно между двумя завихрениями, оставленными впереди плывущей рыбой, помогают специальные рецепторы боковой линии.

 

 

 

Физика для рыболова

Понимание того, какие силы возникают при движении рыб, поможет выбрать наилучшую тактику вываживания. Преодолевая сопротивление воды, рыба тратит энергию. Сила сопротивления пропорциональна площади наибольшего поперечного сечения тела рыбы, а развиваемая мощность пропорциональна массе её мышц. Если размеры рыбы увеличить в два раза, то площадь сечения и сила сопротивления вырастут в четыре раза, масса тела — в восемь раз. Следовательно, отношение мощности мышц к силе сопротивления воды вырастет в два раза. Энергия, которую рыба затрачивает на перемещение в воде, равна произведению силы сопротивления на длину пройденного пути, а сила сопротивления воды пропорциональна квадрату скорости движения. Если рыба увеличит скорость в два раза, то сила сопротивления воды увеличится в четыре раза. Следовательно, на прохождение того же пути затраты энергии увеличатся в четыре раза. Мощность, развиваемая рыбой, равна произведению силы сопротивления на скорость движения, то есть пропорциональна кубу скорости. Чтобы утомить рыбу и при этом не перегружать снасть, нужно позволить ей двигаться как можно быстрее.

А теперь рассмотрим силы, возникающие при поклевке и вываживании рыбы. Для примера возьмём спиннинг — снасть, которая воспринимает и гасит энергию рывков рыбы в момент захвата ею приманки и когда она с бросковой скоростью пытается уйти. Для примера рассмотрим щуку длиной 1 м, массой 8 кг и бросковой скоростью 8 м/с; щуку длиной 50 см, массой 1 кг и скоростью 5 м/с и совсем маленькую (20 см; 0,15 кг; 2 м/c). При движении с указанной скоростью сила тяги 8-килограммовой щуки окажется 18,5 кг; килограммовой — 1,3 кг; а массой 0,15 кг — 0,2 кг.

В случае когда щука атакует приманку в направлении от рыболова, снасть испытывает удар, в процессе которого кинетическая энергия рыбы переходит в энергию упругой деформации лески и удилища. Сила удара обратно пропорциональна упругой деформации, то есть прямо пропорциональна жёсткости системы «леска — удилище». Восьмикилограммовая щука, развившая в броске 8 м/с, обладает кинетической энергией 256 Дж. Если деформация удилища и лески составит 6 м, то щука приложит к леске среднее усилие 4,3 кг, а максимальное — 8,6 кг.

Сравним методику расчёта с результатами экспериментов, выполненных с помощью динамометра. В водоём забросили блесну на леске длиной примерно 30 м. После того как рыба схватила приманку, длина лески увеличилась на 20% (то есть на 6 м), а вершинка удилища переместилась в направлении рывка на 0,75 м. Величина силы, возникшей при рывке рыбы массой 7 кг, оказалась 2,6 кг, а максимальная достигла 5,2 кг. При длине лески 15 м средняя сила увеличилась до 4,7 кг, а максимальная возросла до 9,4 кг. В полном согласии с теорией, сила оказалась обратно пропорциональной деформации снасти и увеличилась в два раза. Ихтиологи знают, что в большинстве случаев скорость средней рыбы прямо пропорциональна корню кубическому от её длины, то есть пропорциональна массе тела. Следовательно, щука массой 7 кг может развить скорость 7 м/с и накопить энергию 171,5 Дж. По данным эксперимента, суммарная деформация отрезка лески длиной 30 м и удилища составила 6,75 м. Согласно расчётам, средняя сила удара составит 2,5 кг, а максимальная — 5 кг. Как видим, результаты расчётов и экспериментов совпадают.

Интересно, а какое усилие покажет динамометр, если в описанном эксперименте монолеску заменить плетёным шнуром, растяжимость которого как минимум в двадцать раз меньше? Суммарная деформация снасти составит примерно 1 м, а максимальная сила вырастет в 6,75 раза. На удилище обрушится удар силой 34 кг! Отметим, что если в момент удара удилище будет направлено вдоль шнура, то сила увеличится ещё в три раза. Выдержит ли такую нагрузку «глухая» снасть? Преимущество катушечной снасти не только в том, что с её помощью можно далеко забрасывать приманку и выполнять проводку. При хватке крупной рыбы катушка позволяет отдавать леску, уменьшая нагрузку не только на все элементы снасти, но и на пасть рыбы.

 

 

 

Советы по вываживанию

Очень важно различать силу, которую рыба прикладывает для преодоления сопротивления воды, и ту, с которой она натягивает снасть. Чтобы увеличить скорость вдвое, рыбе придётся увеличить силу в четыре раза, а мощность — в восемь раз! Двигаясь с максимальной скоростью, рыба устаёт очень быстро. А вот сила, с которой рыба может натянуть леску, целиком определяется свойствами снасти и умением рыболова. Например, если фрикцион катушки настроен на усилие срабатывания 1 кг, то даже самая крупная щука не сможет тянуть леску с большей силой. В случае применения глухой жёсткой снасти сила удара рыбы может достигать больших значений. Даже применяя очень прочную снасть, нужно стремится к тому, чтобы при вываживании леска натягивалась как можно меньше, ведь до последнего момента мы не знаем, насколько надёжно зацепился крючок. Основная задача рыболова — утомить рыбу, не позволяя ей воздействовать на снасть с большой силой. Как же этого достичь? После того как рыба засеклась, она пытается убежать, развивая наибольшую мощность, на которую способна. Поскольку запас энергии в мышцах ограничен, рыба израсходует его весьма быстро. Если в этот момент отдать ей леску почти свободно, то вся энергия рыбы будет рассеяна в воде, а нагрузка на снасть окажется наименьшей. Если рыбу удерживать на месте, то нагрузка на снасть окажется максимальной. Грамотное вываживание заключается в выборе минимального усилия торможения. В то же время усилие противодействия рыбе должно быть достаточным для того, чтобы она не ушла в коряги, кусты или другое укрытие. Скорость рыбы нужно гасить плавно, стараясь при этом направлять её подальше от опасных мест. Как только рывок погашен, следует тут же начинать подмотку, не давая рыбе ни секунды отдыха, и пребывать в постоянной готовности отдать леску при следующем рывке.

Ихтиолог Р. М. Викторовский, который за пятьдесят лет научной работы поймал спиннингом многие тысячи лососёвых рыб, считает, что наибольшие возможности для грамотного вываживания предоставляет качественная инерционная катушка, поскольку она позволяет изменять натяжение лески в очень широких пределах и делать это за доли секунды. Он же рекомендует при любой возможности вывести рыбу на мелководье. Тогда к лобовому сопротивлению добавится ещё и волновое и рыба устанет намного быстрее.