Super-sensoren dankzij snorhaar van zeehonden

Zeehonden kunnen het kielzog van een vis volgen op een afstand van 180 meter. RUG-promovendus Xingwen Zheng onderzocht de snorharen van twee soorten zeehonden om te zien hoe ze dat doen. Hij verdedigt zijn proefschrift over dit onderwerp op 19 december.

De oorsprong van dit promotieonderzoek ligt in 1998. Toen publiceerden wetenschappers dat een dove en blinde zeehond nog steeds vissen kan volgen. Ze gebruikten een robotvis om uit te sluiten dat de zeehond de prooi rook. Alleen de snorharen bleken voldoende om de vis te volgen. Zeehonden zijn zelfs in staat om een vis te vinden die achter een solide obstakel verscholen ligt, alleen maar dankzij het zwemspoor dat er naartoe leidt.

Zheng gebruikte een laserscanner om een afbeelding te maken van de snorharen van de gewone zeehond en de grijze zeehond. Dit gebeurde met hulp van het Zeehondencentrum Pieterburen. De snorharen waren niet gewoon rond, maar vertoonden een golvend patroon. De verhouding tussen de ‘golflengte’ hiervan en de doorsnede van de snorhaar bleek gelijk te zijn in beide soorten zeehond.

In stromend water zal een cilindrisch gevormd object gaan trillen, vanwege de turbulente stroming die erachter ontstaat. Maar Zheng zag dat de golvende snorharen in zo’n situatie nauwelijks trilden. Hij plaatste ook snorharen achter een cilindrische object in een waterstroom. In dit experiment ging de snorhaar wel trillen.

De conclusie van Zheng is dat snorharen van een zwemmende zeehond gewoonlijk niet trillen. Dat bevestigde hij met observaties van zeehonden, waarbij hij zag dat bij een gewone snelheid de snorharen inderdaad niet trilden. Daardoor zijn ze juist extra gevoelig voor verstoringen in de waterstroom, bijvoorbeeld het kielzog van een passerende vis.

Verder hebben zeehonden tussen de 60 (grijze zeehond) en 90 (gewone zeehond) snorharen, die vanaf de neus richting de mond steeds groter worden. Experimenten en simulaties die Zheng uitvoerde laten zien dat zo’n groep snorharen de gevoeligheid van de kielzog-detector laten toenemen. Alles bij elkaar heeft Zheng aangetoond dat snorharen van twee soorten zeehond gevoelig genoeg zijn om het spoor van een passerende vis tot op grote afstand te kunnen volgen.

En zijn proefschrift is niet alleen interessant voor biologen. De snorharen zijn echte super-sensoren om stroming mee te meten. Dat kan interessant zijn bij onderzoek naar waterdieren, of objecten als onderzeeërs. Een andere toepassing is denkbaar bij robotvissen. Die kunnen op snorharen gebaseerde detectoren gebruiken om vast te stellen waar andere robotvissen zich bevinden, zodat ze in hun kielzog kunnen zwemmen. Dat vermindert de energie die er nodig is om zich te verplaatsen. Op die manier zouden de robotvissen echte vissen na kunnen doen, die om energie te besparen ook in scholen zwemmen.

Xingwen Zheng voerde zijn promotieonderzoek uit bij de afdeling Advanced Production Engineering van het Engineering and Technology institute Groningen (ENTEG). Hij werkt nu als postdoc aan de universiteit van Tokyo (Japan).