Szybko pływające mieczniki automatycznie się oliwią

Videler przez większość swojej pracy naukowej badał fizykę pływania ryb, a szczególnie intrygowały go mieczniki, bo są nadzwyczajnymi pływakami. Mówi się, że potrafią osiągnąć prędkość 100 kilometrów na godzinę i chociaż pochodzenie tych oszacowań jest nieco podejrzane, nie ulega wątpliwości, że są naprawdę, naprawdęszybkie. Tak więc, kiedy uczył nurkowania na Korsyce, kupił miecz miecznika od lokalnego rybaka i zaczął go badać.

Kiedy miecznik płynie, warstwy wody płyną wzdłuż jego miecza. Kiedy przyspiesza, te prądy grożą oderwaniem się i tworzeniem wirowych obszarów turbulencji, która podnosi opór wody.

Videler odkrył jednak, że miecz jest szorstki, jak papier ścierny. To ogranicza turbulencję do cienkiej warstwy tuż koło miecza i nie pozwala na tworzenie się większych, destabilizujących zawirowań. Miecz  ma także małe, połączone ze sobą dziurki blisko czubka, co powstrzymuje nabudowywanie się ciśnienia wody przed rybą i także redukuje opór przez zapobieganie turbulencji.

Wtedy Videler dostał już bzika. Zdobył dwa dodatkowe mieczniki od tego samego rybaka i przekonał Bena Szbo – szefa radiologii Uniwersytetu Groningen – by włożył je do skanera MRI. Zespół wykonał rezonans magnetyczny głów ryb między 2 a 5 nad ranem, kiedy maszyna była dostępna.

Początkowo obrazy były dezorientujące i trudne do interpretacji. Kiedy jednak Videler zrobił sekcję samych głów, zauważył duży gruczoł tłuszczowy u podstawy miecza i między oczyma zwierzęcia. I istotnie to było widać na obrazach.

Nie zastanawiał się nad tym, aż w 2005 roku przyszedł do niego student, Roelant Snoek, którego interesowały mieczniki. Videler powiedział mu o gruczole i zasugerował, że może on być połączony z układem węchowym ryby, wpływając na wyczuwanie zapachów. Snoek jednak nie mógł znaleźć żadnego takiego połączenia.

Po wielu wysiłkach i frustracjach przypadkiem odkrył wreszcie prawdziwe przeznaczenie gruczołu. Kiedy fotografował głowę miecznika, przypadkowo upuścił na nią żarówkę. Żarówka oświetliła sieć maleńkich naczyń krwionośnych w skórze i Snoek pokazał, że to one były połączone z gruczołem. Te naczynka otwierały się na skórze ryby maleńkimi porami, każdy o średnicy zaledwie ułamka milimetra. Snoek dowiódł tego przez rozgrzanie gruczołu suszarką do włosów; gdy był gorący zastygnięty tłuszcz upłynnił się i wyciekał porami ryby.

Videler sądzi więc, że gruczoł jest kolejną, redukująca opór adaptacją. Jego tłuszcz odpycha wodę i pozwala nadchodzącym prądom na gładkie przepływanie wzdłuż powierzchni miecza. Do tego tłuszcz musi pozostawać ciepły, ale mieczniki mają rozwiązanie także na to. Zmodyfikowały kilka mięśni ocznych w wytwarzające ciepło narządy, które ogrzewają im krew i wyostrzają wzrok podczas polowania. Ten sam efekt ogrzewczy upłynnia redukujący opór tłuszcz, pozwalając mu na wydostawanie się porami z gruczołu właśnie wtedy, kiedy rybom najbardziej potrzebna jest prędkość.

Tłuszcz może wyjaśnić inną dziwaczną cechę anatomii mieczników. Należą do jedynych ryb z wklęśnięciem z przodu głowy – lekko zakrzywioną miską, która, wbrew intuicji, powinna podnosić opór. „Głowię się na tym od lat” – mówi Videler. Sądzi on obecnie, że wklęśnięcie jest tak uformowane, by przepływająca woda tworzyła obszar niskiego ciśnienia, które wysysa tłuszcz z gruczołu ryby.

Jeśli ma rację, to oznacza to, że szybko pływające mieczniki same się namaszczają.

Ma to wiele sensu, ale nadal jest to tylko hipoteza. „Musimy znaleźć jakiś sposób na przeprowadzenie eksperymentu, by zobaczyć przepływ wody wzdłuż miecza – przyznaje Videler, - Nie możemy zrobić tego z żywymi miecznikami”, bo nie daje się trzymać tych ryb w niewoli. Ma on jednak nadzieje, że inni naukowcy będą mogli przepuścić atrapę miecznika – skóra jak papier ścierny, pory, tłuszcz i wszystko inne – przez tunele wodne, żeby zobaczyć, jak to działa.

Fast-Swimming Swordfish Automatically Lubricate Themselves

Not Exactly Rocket Science, 6 lipca 2016

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska