Harige benen maken je een betere zwemmer – als je een garnaal bent

Door harige poten kunnen garnalen betere zwemmers zijn.

“Kan haar je helpen beter te zwemmen? Zwemmers zullen nee zeggen, maar garnalen zouden ja zeggen”, zei Sara Oliveira Santos van Brown University in Rhode Island deze week op een conferentie over vloeistofdynamica. Zij en haar collega’s bestudeerden hoe garnalen en op garnalen geïnspireerde robots zwemmen om te bepalen of het gunstig voor hen is om harig te zijn.

Garnalen gebruiken een techniek genaamd metachronisch zwemmen om gemakkelijk door het water te bewegen. Ze slaan in de juiste volgorde op hun gespecialiseerde aanhangsels, de zogenaamde flippers, om een ​​golf te creëren die van hun staart naar hun hoofd gaat. Hierdoor ontstaan ​​sleepkrachten die ze naar voren duwen in plaats van vertragen.

Voor menselijke zwemmers maakt haar het zwemmen moeilijker omdat het de weerstand vergroot. Maar veel garnalen hebben zwemmerets die bedekt zijn met dunne haarachtige structuren die setae worden genoemd – en zelfs kleinere filamenten die setulae worden genoemd – die in plaats daarvan weerstand kunnen gebruiken om ze te helpen versnellen. Om te bepalen of deze beharing het metachronale zwemmen vergemakkelijkt, bevestigden de onderzoekers eerst een ontlede garnalenpoot aan een mechanisch gewricht, dompelden deze onder in water en registreerden hoe deze interageerde met een straal gekleurde vloeistof. Uit hun opnames bleek dat onder bepaalde omstandigheden heel weinig vloeistof door de setae stroomde en dat het aanhangsel als een efficiënte peddel bewoog.

Ze bouwden ook verschillende verbeterde robotzwemaanhangsels, sommige met kunstmatige setulae en setulae, en sommige zonder. De onderzoekers bewogen ze door een vloeistof gevuld met kleine reflecterende deeltjes. Op beelden van deze experimenten was te zien hoe wervels zich vormden en rond elk robotbeen bewogen.

Op basis van de analyse van deze wervelende beweging concludeerde het team dat harige aanhangsels minder druk op de gewrichten ondervonden dan volledig gladde aanhangsels. Dit betekent dat haar het voor dieren gemakkelijker kan maken om te zwemmen.

Oliveira Santos presenteerde het artikel op de jaarlijkse bijeenkomst van de Fluid Dynamics Division van de American Physical Society in Washington DC op 19 november.

Nu werkt het team aan het verder kwantificeren van de voordelen die harige poten bieden, zoals het meten van hoeveel ze de snelheid van de garnaal verhogen.