des chercheurs ont découvert ce qui rend le requin presque impossible à surpasser. En utilisant une technique d’imagerie technique, les chercheurs ont découvert que lorsque la queue d’un requin oscille d’un côté à l’autre, elle crée deux fois plus de jets d’eau que la queue des autres poissons, lissant la poussée et rendant probablement la natation plus efficace. Les requins le font en raidissant la queue au milieu de l’eau, une stratégie qui pourrait un jour être appliquée aux véhicules sous-marins pour améliorer leurs performances.,
« Les auteurs ont fait un argument persuasif selon lequel les muscles de la nageoire modifient la forme et peut-être la texture de la nageoire pour modifier le flux” tout au long du cycle de course, explique Frank Fish, biomécaniste à L’Université West Chester en Pennsylvanie.
pour que les poissons avancent, ils doivent pousser l’eau vers l’arrière. Et les requins ont un fardeau supplémentaire: ils coulent quand ils arrêtent de nager, ils doivent donc être en mouvement constant. Pour aider à générer de la portance pour garder le milieu de l’eau, le haut de la queue s’étend plus loin en arrière que le bas, créant une inclinaison le long du bord arrière., La plupart des autres poissons ont des queues qui sont essentiellement symétriques de haut en bas.
curieuse de savoir comment fonctionne la queue de requin, Brooke Flammang, biomécaniste à L’Université Harvard, a examiné sa structure et sa fonction. En 2005, elle a découvert un muscle de la queue qui semblait s’activer à des moments particuliers pendant le balancement de la queue. Pour comprendre le rôle du muscle, elle a décidé de suivre en détail comment le requin pousse l’eau vers l’arrière.
pour ce faire, les chercheurs mettent généralement beaucoup de petites particules dans l’eau. Au fur et à mesure que la queue se balance, l’eau se déplace et entraîne les particules., Les particules réfléchissent la lumière des lasers clignotants, de sorte qu’elles peuvent être suivies à l’aide de caméras à grande vitesse. Un programme informatique utilise les images pour générer des images du débit d’eau. Les jets d’eau sont difficiles à voir, mais ces jets créent des anneaux ou des tourbillons d’eau qui ressemblent à des anneaux de fumée et peuvent être facilement détectés.
en général, cette technique d’imagerie utilise deux caméras pour suivre les particules dans les directions horizontale et verticale, et sur la base de ces données, les chercheurs estiment comment les particules se déplacent le long de la troisième dimension, la profondeur., Mais Flammang voulait voir directement comment les particules se déplaçaient en trois dimensions. Elle a donc adapté un système d’imagerie plus avancé, qui utilise trois caméras, qui jusqu’à présent n’avait été utilisé que pour étudier le débit d’eau sortant des cylindres avec des pistons générant la force. ” Les ingénieurs utilisent cette technique depuis des années, mais son application est nouvelle en biologie », note Fish.
Flammang et ses collègues ont testé deux aiguillats épineux et deux aiguillets à chaîne en les plaçant dans un réservoir d’eau avec un débit d’eau constant afin que les requins nageaient en place., Elle a également regardé le débit d’eau sortant d’un « robot” de requin qui avait une queue en plastique flexible. (Pour en savoir plus, voir ces vidéos d’un poisson-chien épineux nageant et d’une nageoire robotique.) La plupart des poissons créent un anneau d’eau à la fin de chaque coup de queue. La queue pousse l’eau lorsqu’elle se déplace sur le côté, puis envoie l’eau virevolter lorsqu’elle s’arrête pour changer de direction. On pensait que les requins produisaient deux anneaux à ce moment-là, un petit et un grand en raison de la forme de la queue, et c’est ce qui se passe avec la queue robotique.,
mais en réalité, la queue d’un requin se détache du deuxième anneau à droite lorsqu’il atteint la ligne médiane de l’animal, Flammang et ses collègues rapportent dans le numéro de décembre 22 des actes de la Royal Society B. Cet anneau est plus grand et se connecte à l’anneau généré à la fin du film de queue. ” Cela offre un gros avantage », explique Flammang. Au lieu de simplement pousser lorsque la queue atteint l’étendue de son virage, le requin a ajouté une poussée à mi-course. « Cela peut permettre à l’animal de produire une poussée presque continue., »Flammang pense que le requin utilise le muscle qu’elle a caractérisé pour raidir le milieu de la queue, en changeant légèrement sa forme, pour se débarrasser du vortex supplémentaire.
« Le requin a encore un degré de sophistication” dans la génération de poussée, explique Michael Triantafyllou, ingénieur océanien au Massachusetts Institute of Technology à Cambridge. ” De telles observations peuvent conduire à de meilleures conceptions « pour les véhicules sous-marins, note-t-il, même s’il prévient que la conception de composants changeant de forme » semble compliquer les choses., »Cependant, Flammang n’est pas découragé: » je voudrais construire un modèle de queue de requin entièrement fonctionnel qui peut la rigidité.”