Je kent ze vast wel: de schattige, borstelige snoeten van zeehondjes. Alhoewel ze er allemaal min of meer hetzelfde eruitzien, blijkt nu uit onderzoek dat er toch nog best wat verschillen aanwezig zijn tussen verschillende soorten. Zo hebben wetenschappers ontdekt dat de neusgaten van Arctische zeehonden zó goed werken dat deze als inspiratie zouden kunnen dienen voor toekomstige ventilatiesystemen.
Signe Kjelstrup is één van de wetenschappers die heeft meegeholpen aan het onderzoek. Hij laat weten: ”De natuur heeft bij deze dieren al zulke goede warmtewisselaars weten te ontwerpen, dat ik ervan overtuigd ben dat we deze informatie moeten gebruiken voor efficiëntere processen in moderne technologie.” Het onderzoek is gepubliceerd in het blad Biophysical Journal.
Made in Arctica
Maar eerst een stap terug, want wat is er nu zo speciaal aan de neus van Arctische zeehonden? In essentie komt het erop neer dat, om beter te kunnen overleven in de koude omgeving van Arctica, de zeehonden een speciale bottenstructuur rondom de neus extra ver hebben doorontwikkeld. Deze bottenstructuren zien we ook bij andere diersoorten en staan bekend als maxilloturbinaten. Deze doorontwikkeling zorgt er uiteindelijk voor dat de neusgaten van deze snoezige zwemmers een stuk groter en ingewikkelder uitvalt dan de neusgaten van zeehonden die in subtropische gebieden leven.
Het directe effect hiervan is dat Arctische zeehonden minder vocht en warmte verliezen tijdens het in- en uitademen. Dit is nodig, omdat dieren die in koude, droge gebieden leven op deze manier al snel uitgedroogd en vermoeid kunnen raken. “Uit voorgaand onderzoek weten we dat de neuzen van Arctische zeehonden een beetje sponsachtig aanvoelen en heel opeengepakt ogen, terwijl de neuzen van subtropische zeehonden veel meer open zijn,” vertelt Kjelstrup. “Wat zo geweldig is, is dat Arctische zeehonden wel 94% van al het uitgeademde vocht weten te behouden,” legt Kjelstrup uit. “Dit is een evolutionair voordeel, en al helemaal op Arctica. Hier betekent het verlies van hitte ook het verlies van energie, wat weer bijgevuld moet worden door te eten.”
Superneus
Uit eerder onderzoek bleek al dat rendieren ongeveer hetzelfde voordeel hebben ontwikkeld als Arctische zeehonden. Echter is het probleem dat rendieren niet in verschillende klimaten leven, terwijl dat bij zeehonden wel het geval is. “Rendieren leven niet in het midden van de Middellandse zee, maar voor zeehonden is dat anders: zij leven in veel verschillende soorten gebieden. We hebben dan ook naar zeehonden gekeken, omdat we zo beter verschillende soorten konden vergelijken,” legt Kjelstrup uit.
Voor het onderzoek hebben ze de Arctische baardrob vergeleken met de subtropische monniksrob. Vervolgens hebben ze digitale 3D-modellen gemaakt van de maxilloturbinaten van beide soorten en deze gebruikt voor digitale simulaties. Zo hebben ze testen gedraaid op twee verschillende temperaturen: -30°C, wat overeenkomt met Arctische temperaturen, en 10°C, wat een koude dag moet voorstellen voor een monniksrob. De verkregen resultaten zijn spraakmakend. Zo verloor de monniksrob bij een temperatuur van -30°C wel 1.45x meer hitte en 3.5x meer vocht per ademscyclus dan de baardrob. Bij een temperatuur van 10°C deed de monniksrob het niet veel beter: in dat geval verloor de subtropische zeehond wel 1.5x zoveel hitte en 1.7x zoveel vocht ten opzichte van de baardrob.
De onderzoekers zijn dusdanig onder de indruk van de neus van de baardrob, dat ze deze als inspiratie willen gebruiken voor nieuwe warmtewisselaars en ventilatiesystemen. Helaas is het echter wel waarschijnlijk dat deze nieuwe systemen niet net zo snoezig zullen zijn als het originele model.
