Market rafındaki konservenin sahibine biraz haksızlık ediyoruz. Ton balığı, okyanusun en ciddi atletlerinden biri: kimi ölçümlerde kısa ataklarda saatte 70 kilometreyi bulan hızlardan söz ediliyor. Rakam ölçümden ölçüme değişse de şurası kesin: bu balık, suya karşı savaşmakta çoğu denizaltıdan daha ustadır. Peki bir balık, suyun direncini nasıl bu kadar azaltıyor?
Cevabın bir kısmı, çoğu insanın hiç fark etmediği küçük bir numarada saklı: ton balığı hızlandığında yüzgeçlerini gövdesindeki oluklara yatırıp kendini pürüzsüz bir mermiye çeviriyor. Bu yazıda o hızı mümkün kılan üç şeye bakıyoruz: yüzgeç olukları, içindeki minik hidrolik sistem ve sıcakkanlıya yakın bedeni.
- Ton balığının gövdesinde, yüzgeçlerin tam oturduğu özel yuvalar var; ne işe yaradıkları hızla ilgili.
- Stanford ekibi 2017'de yüzgeçleri hareket ettiren beklenmedik bir sıvı keşfetti ve bulgu Science'ta yayımlandı.
- Ton balığı, soğuk okyanusta kaslarını sudan daha sıcak tutabilen az sayıdaki balıktan biri.
- Denizaltı ve su altı robotu tasarlayan mühendislerin bu balıktan öğrendiği bir ders var.
Yüzgeçleri saklayan oluklar
Bir uçağın iniş takımlarını düşün. Kalkışta gereklidir; ama havada dışarıda kalırsa uçağı yavaşlatır, bu yüzden gövdeye çekilir. Ton balığının gövdesi aynı mantıkla çizilmiş. Göğüs yüzgeçlerinin ve karın yüzgeçlerinin tam oturduğu sığ çukurlar, birinci sırt yüzgecinin komple içine gömüldüğü bir yarık var. Balık süratlendiğinde bu yüzgeçler yuvalarına yatar; gövde yüzeyi neredeyse kesintisiz, damla biçimli bir bütün hâline gelir.1
Suyun içinde hız kazanmanın en büyük düşmanı sürtünme ve girdaplardır. Dışarıda kalan her çıkıntı, arkasında küçük anaforlar bırakır ve balığı geriye çeker. Yüzgeçler gömülünce o çıkıntılar kaybolur. Aynı gövdede iş, mekiğe benzeyen kuyruğa kalır: ton balığı gövdesini değil, neredeyse yalnızca hilal biçimli kuyruğunu sallayarak yüzer. Bu yüzme biçimi o kadar verimlidir ki bilimde bu tarzın adı bile bu balıktan gelir.
Yüzgeçleri yöneten "hidrolik"
Buraya kadar iş mantıklı bir gövde tasarımı gibi görünüyor. Asıl sürpriz, yüzgeçlerin nasıl kaldırılıp indirildiğinde. Stanford Üniversitesi'nden Vadim Pavlov ve Barbara Block'un ekibi, 2017'de Science dergisinde yayımladıkları çalışmada, sırt ve anal yüzgeçlerin dibinde sıvı dolu bir boşluk fark etti. Damarlar, kaslar ve yüzgeç kemikleri, tıpkı bir iş makinesinin kolunu kaldıran hidrolik düzenek gibi birlikte çalışıyordu: kaslar sıvıyı sıkıştırıyor, basınç yüzgeci dikleştirip biçimini inceden ayarlıyordu.2
İşin en tuhaf yanı o sıvının kimliği çıktı. Bu, kan değil, lenf sıvısıydı; yani bizim bedenimizde bağışıklıkla görevli, sessiz sedasız dolaşan sıvının balıktaki karşılığı. O güne dek hiçbir omurgalıda lenf sisteminin hareket için kullanıldığı görülmemişti. Ton balığı ve hızlı akrabaları (orkinos, palamut, kolyoz ailesi) bu sistemi bir tür direksiyon hidroliğine dönüştürmüş: düz giderken yüzgeçler yatık ve gövde pürüzsüz, ani dönüşte ise yüzgeç saniyeler içinde dikleşip balığı yolda tutan bir kanata dönüşüyor.2
Doğa, mühendislerin denizaltıda çözmeye çalıştığı problemi milyonlarca yıl önce çözmüş: hız istiyorsan yüzeyi pürüzsüzle, kontrol istiyorsan kanadı geri çıkar. bu yazının tek cümlelik özeti
Sıcakkanlıya yakın bir beden
Pürüzsüz gövde tek başına yetmez; o kuyruğu güçle sallayacak bir motor gerekir. Ton balığının üçüncü kozu burada. Çoğu balık, içinde yüzdüğü suyun sıcaklığındadır; su soğudukça kasları da yavaşlar. Ton balığı ise kaslarında üretilen ısıyı, atardamar ve toplardamarların iç içe örüldüğü özel bir damar ağıyla geri kazanır. Isı, solungaçlardan denize kaçamadan tekrar kasa döner. Sonuç: çevresindeki sudan belirgin biçimde sıcak, diri ve güçlü bir kas bloğu.3
Bu yarı sıcakkanlılık, ton balığına iki şey kazandırır. Kası sıcak olduğu için aynı boydaki bir balıktan daha fazla güç üretir; ve soğuk sulara dalıp avlanabildiği için sofrası çok daha geniştir. Yani hız burada bir gösteriş değil, av ile açlık arasındaki fark.
Neden önemli?
Bu hikâye yalnızca bir balık övgüsü değil. Denizaltılar, torpidolar ve su altı robotları tasarlayan mühendisler yıllardır aynı iki sorunla boğuşuyor: sürtünmeyi azaltmak ve hızlıyken manevra kabiliyetini korumak. Ton balığının çözümü ikisini tek pakette birleştiriyor; Science'taki çalışmanın yazarları da bulgularının, şeklini anlık değiştirebilen "akıllı" kontrol yüzeyleri için ilham olabileceğini söylüyor.2
Bir dahaki sefere konserve rafının önünden geçerken hatırla: o kutunun üstündeki balık, gövdesine kanat gömen, lenf sıvısıyla direksiyon çeviren ve kendi kaslarını ısıtan bir mühendislik harikası. Biz daha yeni yeni kopyalamaya çalışıyoruz.
Dipnotlar ve Kaynaklar
- Collette, B.B., Nauen, C.E. (1983). FAO Species Catalogue Vol. 2: Scombrids of the World; ton balıklarında yüzgeç olukları ve gövde morfolojisi. Ayrıca Wikipedia, "Yellowfin tuna" ve "Thunniform locomotion" maddeleri. ↩
- Pavlov, V., Rosental, B., Hansen, N.F., Beers, J.M., Parish, G., Rowbotham, I., Block, B.A. (2017). "Hydraulic control of tuna fins: A role for the lymphatic system in vertebrate locomotion", Science 357(6348): 310-314, doi:10.1126/science.aak9607; Stanford Report özeti (20 Temmuz 2017). ↩
- Block, B.A. ve ark.; ton balıklarında bölgesel sıcakkanlılık ve ters akımlı ısı değiştirici damar ağları (retia mirabilia) üzerine çalışmalar; özet için Wikipedia, "Tuna" maddesi, fizyoloji bölümü. ↩
Kapak görseli: sarıkanat ton sürüsü, Ifremer (Wikimedia Commons, CC BY 4.0).
kafa1milyon
Meraklı bir kafa. Bilimsel makaleleri, arşiv belgelerini ve saha notlarını okuyup gündelik dile çeviriyor; bilinmeyeni bilinmiyor diye yazmaktan çekinmiyor.
