Deze prachtige vleugelslakken worden zo om hun sierlijke uiterlijk bewonderd, dat ze ‘zeevlinders’ worden genoemd. Nu blijkt dat deze dieren meer met insecten delen dan slechts hun naam. Onder water flapperen ze met hun vleugels op dezelfde manier als vliegende insecten.

zeevlinder
De manier waarop zeevlinders door het water zwemmen lijkt veel op de manier waarop insecten met hun vleugels slaan.

De kleine slakken, die de naam Limacina helicina dragen, leven in de koude wateren rond de polen. Door hun zware schelp zinken ze onmiddellijk wanneer ze niet bewegen, tenzij ze zich vasthouden aan een web van slijm dat ze zelf uitscheiden. Ze hebben vleugelachtige flapjes aan hun lichaam waarmee ze door het water zwemmen. Maar hoe ze zich precies met deze vleugels voortbewegen, was onbekend.

David Murphy van de Johns Hopkins University in Baltimore en zijn team hebben voor het eerst de vleugelslag van de zeevlinder gedetailleerd gevangen op video. Ze gebruikten daarvoor vier hogesnelheidscamera’s en een kleine waterbak van twee centimeter. De onderzoekers voegden kleine deeltjes aan het zeewater toe. Deze werden met een laser beschenen waardoor ze oplichtten. Zo konden de onderzoekers de waterstroming langs de vleugels volgen.

'Het is bizar dat wiskunde zo machtig is'
LEES OOK
'Het is bizar dat wiskunde zo machtig is'

In beeld

Er werden twintig zeevlinders in het water losgelaten. Omdat de diertjes zo kwetsbaar zijn, was dit nog een hele opgave. Daarna konden de onderzoekers alleen maar hopen dat de slakjes in beeld van de camera zouden zwemmen. Dit gebeurde uiteindelijk drie keer. ‘We hadden geluk’, zegt Murphy, ‘ze kwamen precies in beeld.’

De onderzoekers waren verrast door wat ze zagen. De meeste soorten dierlijk plankton gebruiken hun ledematen als peddels en duwen zichzelf zo voort door het water. Maar zeevlinders gebruiken hun vleugels op dezelfde manier als fruitvliegen en zorgen zo voor een opwaartse beweging. ‘Ik had een aha-ervaring toen ik de uiteinden van de vleugels zag bewegen in hetzelfde onmiskenbare achtvormige patroon’, zegt Murphy.

Mechanisme

Hoewel de wegen van slakken en insecten in de evolutie zich al 550 miljoen jaar geleden scheidden, gebruikt de zeevlinder hetzelfde mechanisme dat vliegen gebruiken. Daarbij brengen ze eerst hun vleugels samen en duwen die vervolgens snel uit elkaar.

Het bestuderen van de vleugelslag van zeevlinders kan zorgen dat we beter begrijpen hoe insecten vliegen. Insecten zoals fruitvliegen halen in hun vlucht 200 slagen per seconde. Dit gaat zo snel dat het moeilijk is om de aerodynamica te volgen. Zeevlinders bewegen veel langzamer en hebben maar vijf slagen per seconde. ‘We konden de draaikolkjes om de vleugeltippen zien als de slakken zwommen’, zegt Murphy.

Bij de zeevlinder werd wel een uniek kenmerk gezien. Als de slak zwemt, beweegt het lichaam ver naar voor en achter. Dit is een beweging van wel 60 graden in elke richting. Insecten daarentegen houden hun lichaam stil als ze vliegen. Murphy denkt dat de beweging van de zeevlinder helpt bij de positie van de uiteinden van de vleugels in het water zodat deze niet zo ver hoeven te bewegen bij elke slag. Dat zou ze een hydrodynamisch voordeel geven.

Micro-drone

Brad Gemmell van de universiteit van Zuid-Florida die de zwemtechniek van zeedieren bestudeert, denkt dat het unieke voortstuwende mechanisme gebruikt kan worden in ontwerpen van micro-drones.  ‘Dieren hebben miljoenen jaren selectieve druk gehad. Daardoor zijn nieuwe ontwerpen en strategieën ontzettend goed getest. Een van die strategieën is die van de zeevlinder, waarbij de dieren zich voortbewegen door vloeistof en daarbij zo min mogelijk energie gebruiken’, zegt hij.

Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.

Lees verder: