שחיינים זריזים

מאז שנות השלושים של המאה הקודמת, האופן בו דולפינים מצליחים לשחות במהירות היה בגדר חידה. אך מחקר חדש ענה על אחת השאלות שהטרידו את מנוחתם של החוקרים: איך השרירים של הדולפינים מסוגלים לייצר די כוח דחף בשביל מהירויות כה גבוהות? ניסויים חדשים מראים שדולפיננים יכולים לייצר את הכוח לו הם זקוקים כדי להקיף מכשולים בעזרת שימוש בזנבותיהם החזקים.

ב-1936 התבונן החוקר הבריטי סר ג'יימס גריי בדולפין ששחה סביב ספינה במהירות של עשרה מטרים בשנייה, במשך שבע שניות, ותהה כיצד בעל החיים מסוגל לנוע כה מהר. לפי תיאוריה פיזיקלית, זרימת המים מעל בעל חיים בגודלו של דולפין, הנע במהירות זו, אמורה להיות מערבולית ולא שכבתית וחלקה, אומר פרנק פיש, ביולוג ימי באוניברסיטת ווסט צ'סטר בפנסילבניה ואחד ממחברי המחקר שפורסם ב-Journal of Experimental Biology. הזרימה המערבולית יוצרת הרבה יותר גרר שיש להתנגד לו, לעומת זרימה שכבתית.

אך כאשר הציב גריי את המשתנים במשוואות שלו והניח שהזרימה היא מערבולית, "הוא גילה שלדולפין אין מספיק מסת שרירים כדי לייצר את הכוח הנחוץ לו לשחייה במהירות זו," מספר פיש. גריי הניח שהדולפין עשה משהו כדי להפוך את הזרימה המערבולית שעל גופו לזרימה שכבתית. אבל המדענים לא הצליחו לפענח כיצד הוא עשה זאת.

חלק מהבעיה נבע מכך שהחוקרים לא יכלו למדוד באופן ישיר את הכוחות שמייצרים דולפינים כאשר הם נעים במים. כדי להשיג את הנתונים הללו, היו המדענים צריכים למלא את המים בחלקיקים שניתן לעקוב אחריהם, כגון חרוזי זכוכית המשמשים בניסויים הנדסיים, מסביר פיש. בניסויים מעין אלה החרוזים מוארים בקרני לייזר. על ידי הסרטת תנועתם בתגובה למעברו של מושא המחקר במים, מומחים יכולים לזהות את הכוחות הנוצרים.

אך במקרה של דולפינים שיטה זו אינה ניתנת לביצוע. מאחר שהדבר יכול להביא לפציעתו של בעל החיים, "אף אחד לא ירשה לשים חרוזי זכוכית באותו מכל יחד עם דולפין," אומר פיש. נוסף על כך, החוקרים אינם מעוניינים לכוון קרני לייזר, העשויות לגרום נזק, אל עבר הדולפינים. לבסוף, מפגש מקרי עם טימותי וויי, אשר חוקר שחיינים אולימפיים באוניברסיטת נברסקה, סיפק לפיש ולעמיתיו את הפתרון.

וויי עיצב מסך של בועות המשמש במקום חרוזי זכוכית, ואשר מאפשר לקבוע אילו כוחות יוצרים השחיינים האנושיים. באופן זה יצרו גם פיש ועמיתיו מסך של בועות באוניברסיטת קליפורניה בסנטה קרוז (Santa Cruz), בה הם ערכו ניסויים בהשתתפותם של שני דולפיננים שחיים בשביה.

התוצאות מראות שסנפיר הזנב של הדולפין מסוגל לייצר די דחף כדי לאפשר ליונק הימי להתקדם במהירות במים. "הזנבות הם כמו כנפיים," אומר פיש. "הם מייצרים כוח עילוי שכיוונו קדימה, הן במכת הסנפיר למטה והן בתנועתו כלפי מעלה." כך נוצר הכוח הדוחף את הדולפין דרך המים.

נוסף על כך, סנפירי הזנב גמישים מאוד, תכונה חיונית לאופן שחייתו היעיל של הדולפין בטווח רחב של מהירויות. "ייתכן שהדולפין ניחן ביכולת לשלוט בגמישות הזו," מסביר פיש. אפשר שהזנב נהייה נוקשה יותר במהירות גבוהה יותר, וכך עולה יעילות השחייה. או אולי הדולפינים יכולים לשלוט בנוקשות של הזנב שלהם על ידי שינוי מתח הגידים שלהם בסנפיר הזנב, הוא מוסיף. פיש אינו בטוח כיצד הדולפינים עושים זאת, אך הוא ועמיתיו מנסים לענות על השאלה. בין שיצליחו או בין שלא, הסתירה בה נתקל גריי כבר נפתרה.

לקריאת כל התגובות ברצף