ご存知のとおり、私たちは歩くときに自分自身を地面から押し出します。同様に、他の生き物も、環境内の媒体に圧力をかけることで、自分自身を前に押し出します。鳥類ではこれは翼の下の空気であり、海では動物はヒレなどで水を後方に押して体に推進力を与えます。水にかかる力により局所的な高圧ゾーンが形成され、そこから動物が反発する可能性があります。
同様のメカニズムは、クラゲの傘の動きやヤツメウナギの蛇行運動の場合にも以前に想定されていました。この奇妙な生き物の移動方法が非常にエネルギー効率が高いことはすでに知られていました。スタンフォード大学工学部のジョン・ダビリ率いる研究者の研究結果は、この驚異的な効率の背後にある秘密を解明する新たな手がかりを提供しています。
小さなガラスビーズが吸引技術を明らかにします
クラゲとヤツメウナギの遊泳行動における水のダイナミクスを解明するために、研究者らは洗練されたシステムを使用した。彼らは、水中に小さな中空のガラスビーズが浮かんでいる実験水槽で動物を泳がせた。科学者たちは、レーザー技術を使用して、動物の加害者に関連する彼らの動きを正確に記録することができました。次に、彼らはそのデータを使用して、クラゲやヤツメウナギが水中を移動するときに水に正確に何が起こるかを示す正確なモデルを開発しました。
泳ぐクラゲの動画。色は、流れる水の移動方向を示します。クレジット: Brad Gemmell
彼らの評価では、クラゲがその動きを通じて体の周囲の特定の領域に負圧ゾーンを引き起こすことが示されました。その後、水は動物が泳ぐエリアからこれらのゾーンに流れます。これにより、最終的には、いわば動物を水中に吸い込む前進力が生じます。同様の基本概念がヤツメウナギの移動の特徴でもあるとダビリ氏らは報告している。ウナギに似た魚が動くと、体の「曲線」に負圧領域が形成され、動物の体が前方に引っ張られます。研究者らによると、これらの効果は 2 匹の生き物の移動における重要な要素です。 「私たちの実験は、クラゲとヤツメウナギが、これまで想定されていたように、自分自身を前方に押し出すのではなく、実際にお互いを吸い合うことを示しています」とダビリ氏は要約します。
ビデオ: 泳ぐヤツメウナギのこれらの画像は、低水圧 (青) と高水圧 (赤) のゾーンを示しています。クレジット: クレジット: John O. Dabiri (Nature Communications 研究の責任著者)
バイオからインスピレーションを得たテクノロジーの可能性
研究者らによると、吸引の概念は現在、生物由来の技術の開発にとって非常に興味深いものになる可能性があるという。「ほぼ 100 年にわたり、自然の森林の移動メカニズムを模倣するには、力を発揮する方法を開発する必要があると考えられてきました。水に対する可能な限り最高の圧力。しかし今では、特に低圧の吸引力を発生させ、より効率的な水中推進力を開発する方法の模索が始まる可能性があります」とダビリ氏は言う。
