Voortdrijving

1. Aanpassing van de lichaamsbouw
   1. Staartvinnen
   2. Huid
2. Voortbeweging

De dolfijn is een snelle en actieve zwemmer, die in staat is tot verbazingwekkende prestaties op het gebied van snelheid en souplesse. Dolfijnen kunnen hun buik zwemmen, maar ook op hun rug en zelfs op hun zij. Hij kan makkelijk scherpe bochten maken en tot grote hoogte uit het water opspringen. De dolfijn lijkt onvermoeibaar met zijn zwemsnelheid van 35 kilometer per uur. En hij kan zelfs de 50 kilometer per uur halen. Echter toen fysiologen die eens nauwkeurig keken naar de grootte en de vorm van dolfijnen, verwachtten niet dat de dieren zo snel en behendig in het water zouden zijn. Hoe komt het toch dat dolfijnen in staat zijn om zo snel en zo behendig te zijn in het water?

Om een hoge snelheid te bereiken, moet een dolfijnenstaart ongeveer tien keer zoveel voorstuwende kracht leveren als de spieren van andere zoogdieren. Daarom is de dolfijnenstaart ook extreem gespierd en krachtig.

Dolfijnen het een naar verhouding grote horizontale staart. De staart bevat geen botten en bestaan voornamelijk uit bindweefsel en spierweefsel, die een stevige structuur vormen van spieren en vezels. De pezen van spieren zijn zo ontwikkeld dat zelfs de meest krachtige spierbeweging de wervelkolom niet doet breken.

Niet allen is de staart een krachtig voortstuwingsapparaat, het ook een belangrijk onderdeel voor de stabilisatie en het sturen. Het stelt de dolfijn in staat zijn beweging, zijn bewegingsrichting of positie te veranderen. Dit verklaart waarom de dolfijn zo behendig is, met de mogelijkheid om snel te draaien, op alle zijden te zwemmen en om vrij in de rondte te draaien.

Ondanks de geweldige voortstuwingskracht van de staart, concludeerden bewegingswetenschappers dat dolfijnen nooit een snelheid van 50 kilometer per uur zouden moeten kunnen halen. Het was P.E. Purves die in 1963 de veronderstelling introduceerde dat dolfijnen zo goed kunnen zwemmen doordat hun lichaam een bijna complete laagstroming (laminar flow) veroorzaakt. Met andere woorden: dolfijnen zijn in staat om wrijving en turbulentie te elimineren. Een belangrijke vermindering van de wrijving van het dolfijnenlichaam, maakt dat er minder voortstuwende kracht nodig is voor het zwemmen op hoge snelheid.

Het gestroomlijnde lichaam van de dolfijn draagt bij aan het verminderen van de weerstand in het water, maar het belangrijkste is de gladde zijdeachtige huid van de dolfijn.

Het water dat zich het dichtst bij de huid bevindt veroorzaakt de meeste wrijving. Om dit te beperken, produceert de huid een hoog polymeer van ethyleenoxide, dat werkt als smeermiddel, terwijl huidcellen voortdurend loslaten. De huidcellen vernieuwen zich dan ook elke twee uur; bij de mens duurt dat achttien uur.

De dolfijnen huid heeft kleien plooien, huidribbels genaamd. Deze kleine ribbels lopen parallel over de lengte van het dier en zijn voortdurend in beweging. Normaalgesproken als een lichaam zich door het water verplaatst vormen zich kleine draaikolkjes die een wrijvingsweerstand veroorzaken. De kleine bewegingen van de dolfijnenhuid voorkomen dit afremmende effect van water, doordat de draaikolkjes niet meer ontstaan. Het water rond het lichaam blijft kalm, waardoor het lichaam er makkelijk doorheen kan glijden.

Om een extra duwtje in de rug te krijgen maken dolfijnen vaak gebruik van het positieve drukveld dat wordt opgewekt door objecten die zich door het water verplaatsen, bijvoorbeeld een schip. Dit is mogelijk omdat er een drukverschil bestaat tussen de boven en onderkant van de staartvinnen. Op deze manier kunnen dolfijnen een gratis ritje maken in het drukveld en sparen zij ook wat van de energie voor de voortbeweging.

Dolfijnen zwemmen echter meestal op eigen kracht. Het belangrijkste voortstuwingsorgaan is de staart en het achterlijf, die verticaal op en neer bewegen zodat er een stuwdruk onstaat die het lichaam voortbeweegt.

De staartvinnen die vastzitten aan de staartwervels worden omgeven door bundels gewrichtsbanden die het op en neer buigen voorkomen. De vezels in het centrum van de vinnen zijn geplooid, waarbij de onderkant meer plooien heeft dan de bovenkant. Als de staart omhoog wordt gebracht tegen de weerstand van het water in, zullen de bovenste plooien het mogelijk maken dat de staarvinnen iets doorbuigen. Maar als de staart weer naar beneden wordt gebracht, zullen de plooien aan de onderkant aangespannen worden, en omdat het er meer zijn, zullen dor staartvinnen behoorlijk doorbuigen.

Twee paar spieren zorgen voor het op en neer slaan van de staart; de ebaxiale spieren en de hypeaxiale spieren. De ebaxiale spieren die aan de rugzijde de wervelkolom liggen zijn veel groter dan de hypeaxiale spieren aan de buikzijdevan de wervelkolom. Dit laat zien dat de ebaxiale spieren die zorgen voor opwaartse beweging van de staart de belangrijkste stuwkracht leveren voor het zwemmen.

Nadat de ebaxiale spieren een slag hebben gemaakt en de staart omhoog is gekomen, beweegt het lichaam naar voren en naar beneden. De hypeaxiale spieren trekken de staart nu weer naar beneden, om weer klaar te zijn voor de volgende slag. Het drijfvermogen van de kop en het borstgedeelte, die nog wordt vergroot door de grote hoeveelheid olie erin, maakt dat de voorkant van het lichaam omhoog komt als de staart weer naar beneden gaat. Decyclus herhaalt zich dan, hetgeen resulteert in een opwaartse en neerwaartse voorstuwende lichaamsbeweging.

Bibliography

Bonner, Nigel. Whales of the World. New York: Facts on File, Inc., 1989.

Carwardine, Mark. The Book of Dolphins. Dragon's World Ltd, 1996

Cousteau, Jacques. Whales. New York: Harry N. Abrams, Inc, Publishers, 1988.

Harrison, Sir Richard, et. al. Whales, Dolphins and Porpoises. New York: Facts on File, Inc., 1994.