Voor energie-efficiënt zwemmen is lichaamsgrootte belangrijker dan lichaamsvorm – zoals een lange nek. Dat ontdekten onderzoekers van de universiteit van Bristol. Dit gaat in tegen het oude idee dat er een optimale lichaamsvorm is voor lage weerstand in het water.

In de afgelopen 250 miljoen jaar zijn een aantal viervoeters die het leven op land zat waren, teruggekeerd naar zee. Vandaag de dag zwemmen er in de oceanen walvissen van ruim 25 meter groot, en dolfijnen van 2,5 meter. Beide hebben ze gestroomlijnde lichamen, waardoor ze weinig weerstand ondervinden als ze door het water glijden.

Onder de uitgestorven gewervelde zeedieren vind je ook gestroomlijnde soorten, zoals de visachtige ichthyosaurussen. Maar er waren ook waterdieren met een minder elegante lichaamsvorm, zoals de plesiosaurussen. De plesiosaurussen hadden een brede romp, korte staart, vier grote vinnen en een uitzonderlijk lange nek. Britse onderzoekers vroegen zich af of deze dieren ondanks hun onhandige vorm efficiënt door het water konden manoeuvreren.

Verrassingen uit het vriesvak
LEES OOK
Verrassingen uit het vriesvak

Langzame lange nek

De nek van sommige plesiosaurius-soorten, zoals de elasmosaurus, kon wel zes meter lang zijn, bijna de helft van de totale lichaamslengte. Die lange nek hielp ze waarschijnlijk om vissen te vangen, maar het is ook een onhandig uitsteeksel. Het idee was dat die gekke vorm voor extra weerstand zorgde, waardoor de plesiosaurussen trager waren dan hun gestroomlijnde tijdgenoten.

Onderzoekers van de universiteit van Bristol hebben nu aangetoond dat de plesiosaurussen ondanks hun unieke vorm niet in het nadeel waren. Dat blijkt uit computersimulaties met 3D-modellen van zwemmende ichthyosaurussen, plesiosaurussen en walvisachtigen. Doordat hun lichaam tijdens de evolutie meegroeide met hun langer wordende nek, kostte het hun relatief niet meer energie om door het water te bewegen.

3D-modellen van zee-viervoeters (cetaceans = walvisachtigen). Bron: S. Gutarra Díaz

Dat zit zo: de weerstand die een waterdier ervaart tijdens het zwemmen, ontstaat door de wrijving tussen het water en de huid. En hoe groter een lichaam, hoe kleiner het huidoppervlak is ten opzichte van de massa van het dier.

Hoewel een groter dier in totaal dus meer weerstand ervaart dan een kleiner dier, is er minder weerstand per kilogram lichaamsgewicht. Dat betekent weer dat hij per kilogram lichaamsgewicht minder energie hoeft te verbruiken om vooruit te komen dan een kleiner dier. Ofwel: je nek mag wel langer worden, maar dan moet je romp ook groter worden.

Dit komt overeen met de fossiele vondsten. De elasmosaurus-fossielen met de langste nekken bleken inderdaad ook de de grootste rompen te hebben, dus die hadden de truc al veel eerder door dan de onderzoekers.

Computersimulatie van stroming over het 3D-model van een elasmosauriër (plesiosaurus). Bron: S. Gutarra Diaz

Groter lichaam

De onderzoekers hebben ook computersimulaties uitgevoerd voor elasmosaurussen met verschillende neklengtes. Daaruit bleek dat je de nek niet willekeurig lang kan maken. Vanaf een bepaalde lengte zorgt dit lichaamsdeel wél voor extra weerstand, die niet meer gecompenseerd kan worden met een groter lichaam. De plesiosaurussen lijken hun nek dan ook nooit zover te hebben opgerekt.

‘Ons onderzoek laat zien dat grote waterdieren zich kunnen veroorloven om gekke vormen te hebben, zoals de lange nek van elasmosaurussen’, zegt hoogleraar Mike Benton van de universiteit van Bristol. ‘Maar er zijn grenzen: lichaamsmaten kunnen niet oneindig groot worden.’ Uiteindelijk moet je met je gekke lange nek wel genoeg vis kunnen vangen om dat enorme lichaam van energie te voorzien.