I ricercatori hanno scoperto ciò che rende lo squalo quasi impossibile da superare in astuzia. Utilizzando una tecnica di imaging ingegneristico, i ricercatori hanno scoperto che quando la coda di uno squalo oscilla da un lato all’altro, crea il doppio dei getti d’acqua delle code di altri pesci, attenuando la spinta e rendendo probabilmente il nuoto più efficiente. Gli squali fanno questo irrigidendo il midswing della coda, una strategia che un giorno potrebbe essere applicata ai veicoli sottomarini per migliorare le loro prestazioni.,
“Gli autori hanno fatto un argomento persuasivo che i muscoli nella pinna stanno modificando la forma e possibilmente la trama della pinna per modificare il flusso” durante il ciclo di ictus, dice Frank Fish, un biomeccanico della West Chester University in Pennsylvania.
Affinché i pesci si muovano in avanti, devono spingere l’acqua all’indietro. E gli squali hanno un peso aggiunto: affondano quando smettono di nuotare, quindi devono essere in costante movimento. Per contribuire a generare ascensore per mantenere midwater, la parte superiore della coda si estende più indietro rispetto al fondo, creando un’inclinazione lungo il bordo posteriore., La maggior parte degli altri pesci hanno code che sono essenzialmente simmetriche dall’alto verso il basso.
Curioso di sapere come funziona la coda di squalo, Harvard University biomeccanico Brooke Flammang ha esaminato la sua struttura e la funzione. Nel 2005, ha scoperto un muscolo della coda che sembrava attivarsi in momenti particolari durante l’oscillazione della coda avanti e indietro. Per capire il ruolo del muscolo, ha deciso di tracciare in dettaglio come lo squalo spinge l’acqua all’indietro.
Per fare questo, i ricercatori in genere mettere un sacco di piccole particelle in acqua. Mentre la coda oscilla, l’acqua si muove e trascina le particelle lungo., Le particelle riflettono la luce dei laser lampeggianti, quindi possono essere monitorate utilizzando telecamere ad alta velocità. Un programma per computer utilizza le immagini per generare immagini del flusso d’acqua. I getti d’acqua sono difficili da vedere, ma questi getti creano anelli o vortici d’acqua che assomigliano ad anelli di fumo e possono essere facilmente rilevati.
In genere, questa tecnica di imaging impiega due telecamere per tracciare le particelle nelle direzioni orizzontale e verticale e, sulla base di tali dati, i ricercatori stimano come le particelle si muovono lungo la terza dimensione, la profondità., Ma Flammang voleva vedere direttamente come le particelle si muovevano in tre dimensioni. Così ha adattato un sistema di imaging più avanzato, uno che utilizza tre telecamere, che fino ad ora era stato utilizzato solo per studiare il flusso d’acqua proveniente da cilindri con pistoni che generano la forza. ” Gli ingegneri hanno impiegato questa tecnica per anni, ma la sua applicazione è nuova alla biologia”, osserva Fish.
Flammang e i suoi colleghi hanno testato due pesci spinosi e due pesci catena mettendoli in un serbatoio d’acqua con un flusso d’acqua costante in modo che gli squali nuotassero sul posto., Ha anche guardato il flusso d’acqua proveniente da un “robot” di squalo che aveva una coda di plastica flessibile. (Per di più, vedere questi video di un nuoto spinosa dogfish e una pinna robotica.) La maggior parte dei pesci crea un anello d’acqua alla fine di ogni colpo di coda. La coda spinge l’acqua mentre si muove di lato, quindi invia l’acqua roteando via mentre si ferma per cambiare direzione. Si pensava che gli squali producessero due anelli a quel punto, uno piccolo e uno grande a causa della forma della coda, ed è quello che succede con la coda robotica.,
Ma in realtà, la coda di uno squalo gira fuori dal secondo anello proprio mentre raggiunge la linea mediana dell’animale, Flammang ei suoi colleghi riferiscono nel numero di dicembre 22 del Proceedings of the Royal Society B. Quell’anello è più grande e si collega all’anello generato alla fine del flick della coda. ” Ciò fornisce un grande vantaggio”, afferma Flammang. Invece di ottenere solo una spinta come la coda raggiunge l’estensione della sua curva, lo squalo ha aggiunto spinta midswing. “Potrebbe permettere all’animale di produrre una spinta quasi continua.,”Flammang pensa che lo squalo usi il muscolo che ha caratterizzato per irrigidire il midswing della coda, cambiando leggermente la sua forma, per eliminare il vortice extra.
“Lo squalo ha un altro grado di sofisticazione” nel generare spinta, dice Michael Triantafyllou, un ingegnere oceanico presso il Massachusetts Institute of Technology di Cambridge. ” Tali osservazioni possono portare a progetti migliori ” per i veicoli subacquei, osserva, anche se avverte che progettare componenti mutaforma “sembra complicare le cose.,”Tuttavia, Flammang è imperterrito:” Vorrei costruire un modello di coda di squalo pienamente funzionante che può la rigidità.”