Haaien zijn er in alle soorten en maten en misschien wel de meest ongewone is de hamerhaai, gemakkelijk te herkennen aan zijn vreemd gevormde kop. Het meeste onderzoek naar hamerhaaien heeft zich specifiek gericht op hun lateraal uitgezette koppen, of cephalofoil, en hoe ze het gebruiken om te zien en te ruiken, evenals de effecten ervan op de hydrodynamica en sensorische efficiëntie. Er zijn ongeveer negen soorten hamerhaaien bekend met dramatische verschillen in hun lichaamsvorm, inclusief de vorm en grootte van hun hoofd. Hoewel er veel bekend is over de variaties in hun elektroreceptie, reuk en visie, er is heel weinig bekend over de vraag of hun vormverschillen hun zwemprestaties beïnvloeden.

Onderzoekers van de Florida Atlantic University hebben de eerste studie uitgevoerd om de hele lichaamsvorm en zwemkinematica van twee nauw verwante maar toch zeer verschillende soorten hamerhaaien te onderzoeken:de Bonnethead en de Scalloped Hammerhead, met enkele onverwachte resultaten.

Volwassen Bonnetheads zijn ongeveer 2 tot 3 voet lang en hun hoofdbreedte maakt ongeveer 18 procent van hun lichaamslengte uit; volwassen geschulpte hamerhaaien zijn dichter bij 12 voet lang en hun kopbreedte maakt ongeveer 30 procent van hun lichaamslengte uit. Ondanks deze verschillen, resultaten van deze nieuwe studie, op de omslag van het huidige nummer van de Tijdschrift voor Experimentele Biologie , vind dat uiteindelijk grootte of vorm maakt echt niet uit, tenminste als het om zwemmen gaat.

Met behulp van een interdisciplinaire benadering in het Biomechanics Laboratory in FAU's Charles E. Schmidt College of Science onder leiding van Marianne E. Porter, doctoraat, assistent-professor biologische wetenschappen en co-auteur van de studie, de onderzoekers gingen aan de slag om hun hypothese te testen. Verschillende hoofdvormen en verschillende lichaamsgroottes van hamerhaaien zouden moeten resulteren in verschillen in hun zwemprestaties.

Voorafgaand aan de start van de studie, Portier, Sarah L. Hoffmann, hoofdauteur en een Ph.D. student biologische wetenschappen, en Steven Matthew Warren, co-auteur en een senior in de afdeling Mechanical and Ocean Engineering in FAU's College of Engineering and Computer Science, beoordeelde CT-scans van beide soorten hamerhaaien. Omdat haaien volledig bestaan ​​uit kraakbeen dat sterk gemineraliseerd is, ze waren in staat om de duidelijke verschillen in de twee soorten fysiologie van de haaien van deze scans te zien.

Om hun hypothese te testen, ze concentreerden zich op golving, dat is hoe een haai zijn lichaam en staart van links naar rechts beweegt om zichzelf voort te stuwen. Het doel:uitzoeken of de beweging van het lichaam verandert tussen deze twee soorten met zeer verschillende kopvormen.

Vanaf 2015 ze bekeken uren aan video van zwemmende geschulpte hamerhaaien en Bonnetheads. Ze keken naar de staartslagfrequentie en de staartslagamplitude. Ze analyseerden video's achter elkaar om clips te selecteren waarin haaien ten minste drie volledige staartslagcycli van rechte, stabiel zwemmen. Warren analyseerde de video's en voegde ze vervolgens samen tot een segment van een minuut, zodat het onderzoeksteam de metingen kon gebruiken om de zwemmechanica tussen de twee soorten te vergelijken. Ze waren in staat om alle metingen die ze nodig hadden uit die gecondenseerde videobeelden van één minuut te halen.

"Een van de meer unieke aspecten van onze studie is dat we deze haaien konden observeren die in grote tanks op natuurlijke wijze rondzwemden, " zei Porter. "De meeste studies plaatsen haaien in goten, die in feite onderwaterloopbanden zijn die hen dwingen te bewegen. We zijn geïnteresseerd in het leren hoe deze dieren op zichzelf bewegen, zowel voor natuurbehoud als voor toepassingen in de echte wereld, zoals bio-geïnspireerde techniek."

Uit de resultaten van het onderzoek bleek dat de Bonnetheads hun lichaam verder naar binnen en naar buiten zwaaien en daarom een ​​grotere amplitude van golving hebben. Anderzijds, Geschulpte hamerhaaien buigen sneller en hebben een hogere golvingsfrequentie.

"Toen we corrigeerden voor hun lichaamsgrootte, we ontdekten dat ze met dezelfde snelheid zwommen om bij de punten A en B te komen, maar deed dat op verschillende manieren, "zei Hoffmann. "Ook al zijn ze verschillend, ze komen tegelijkertijd op dezelfde bestemming aan; ze gebruiken gewoon andere lichaamsmechanica."

Een belangrijke bevinding uit hun onderzoek is dat bij beide soorten het hoofd in een ander tempo beweegt dan de rest van het lichaam. In feite, het beweegt eigenlijk een stuk sneller heen en weer dan de rest van het lichaam. Net als bij steuren, een vissoort, de onderzoekers ontdekten dat deze hamerhaaien een dubbel oscillerend systeem hebben. Ze speculeren dat het komt door een verhoogd vermogen tot zintuiglijke waarneming.

"Het is onmogelijk dat we het dubbele oscillatiesysteem in deze soort hadden kunnen voorzien, "zei Hoffmann. "De hoofdbeweging die anders is dan de rest van de lichaamsbeweging is iets dat bijna onmogelijk te zien is met het blote oog."

De onderzoekers wijzen erop dat met het dubbele oscillatiesysteem, het hoofd van de haai beweegt veel sneller dan de rest van hun lichaam om meer van het substraat van hun omgeving te scannen.

"Zie het als een metaaldetector als je hem heen en weer beweegt, "zei Hoffmann. "Ze zullen meer gebied bestrijken voor elektroreceptie en reukzin en ze moeten dat in een sneller tempo kunnen doen dan de rest van hun lichaam."