211service.com
Vis vlucht
De boogschuttervis staat bekend om zijn sluipende vermogen om waterstralen naar nietsvermoedende insecten te spuwen, waardoor ze van overhangende bladeren in het water eronder worden geslagen. Als een insect eenmaal is neergeschoten, wordt het echter een eerlijk spel voor elk passerend roofdier. Maar het is gewoon zo dat de vis zichzelf ook vanuit bijna stilstand uit het water kan lanceren om het tuimelende insect in de lucht te vangen, zodat geen enkele andere concurrent zijn prooi steelt.
MIT-ingenieurs hebben de hydrodynamica van de raketachtige sprongen van de boogschuttervis in de Tijdschrift voor Experimentele Biologie . Co-auteurs zijn Anna Shih, SM ’10, Leah Mendelson, SM ’13, PhD ’17, en Alexandra Techet, SM ’98, PhD ’01, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde.
Na het trainen van vijf kleine boogschuttervissen om betrouwbaar naar voedsel te springen, plaatsten de onderzoekers ze in een tank met water bezaaid met polyamidedeeltjes - kleine kralen die onzichtbaar zijn voor het blote oog. Een laser die onder de tank was geplaatst, verlichtte de kralen met infrarood licht; een hogesnelheidscamera legde de beweging van de kralen vast en daarmee de richting en snelheid van eventuele wervelingen die in het water werden geproduceerd.
Het team hing vervolgens stukjes gevriesdroogde garnalen boven het aquarium op hoogtes variërend van een vierde tot meer dan twee keer de lichaamslengte van een vis. De camera nam 98 sprongsequenties op, gemiddeld zo'n 16 tot 24 sprongen per vis.
Frame voor frame analyseerde het team de bewegingen van elke vis tijdens het springen, evenals de richting en snelheid van de deeltjes die door de bewegingen van de vis werden verplaatst, en identificeerde drie algemene springfasen: zweven, stuwkrachtproductie en glijden.
Door afwisselend met zijn borstvinnen en staartvin te klapperen, kan een vis op zijn plaats net onder het wateroppervlak zweven terwijl hij op zoek is naar een prooi. Vervolgens heft hij zijn borst- en buikvinnen op terwijl hij met zijn staart slaat totdat hij voldoende stuwkracht produceert om zichzelf uit het water te lanceren. Zodra de vis door het water en in de lucht is gebroken, glijdt hij naar het aas zonder verdere stuwkracht te produceren.
Opmerkelijk was dat de vissen zichzelf konden lanceren tot een hoogte van wel 2,5 keer hun lichaamslengte. Gemiddeld varieerden de maximale snelheden tijdens elke run van 0,6 tot 1,7 meter per seconde in het kwadraat.
Het [Olympische] record voor de 100 meter vrije slag is iets minder dan 50 seconden, dus twee meter per seconde, zegt Mendelson. Deze vissen zijn dus bijna net zo snel als een Olympische zwemmer, maar gaan eigenlijk eerder omhoog dan horizontaal.