Een vrachtschip als een kikvorsvis


Foto: Turbotronbabyjesus9000, Alter welt

De snelste spieren onder gewervelde dieren worden niet gebruikt om te rennen of springen, maar om te verleiden. De zwemblaasspieren van een mannelijke oesterkikvorsvis spannen en ontspannen zich maar liefst 200 keer per seconde. Daarmee produceren ze geluid dat klinkt als een combinatie van een misthoorn en een vibrerende mobiele telefoon. Mannetjes lokken met dit amoureuze ‘zingen’ vrouwtjes naar hun nest om te paren.

Deze snelle spieren zijn een lapmiddel om toch nog goed hoorbaar geluid te produceren, want een zwemblaas is eigenlijk een heel inefficiënte geluidsbron. De belangrijkste taak van een zwemblaas is dan ook een heel andere, namelijk het reguleren van het drijfvermogen.

Objecten met een dichtheid groter dan die van het omringende water hebben de neiging om te zinken (negatief drijfvermogen). Voorwerpen met een dichtheid kleiner dan die van het omringende water zijn geneigd te stijgen of op het wateroppervlak te drijven (positief drijfvermogen).

Vissen met een zwemblaas maken handig gebruik van dit natuurkundige verschijnsel. Een zwemblaas is een met gas gevulde flexibele zak die (meestal) uit twee kamers bestaat. Door de hoeveelheid gas in, en daarmee het volume van, de zwemblaas te regelen kan een vis zijn dichtheid en dus zijn drijfvermogen aanpassen.

Gassen hebben een veel kleinere dichtheid dan het weefsel van een vis. Door de zwemblaas verder op te blazen met gas wordt de dichtheid van de vis lager. Minder gas leidt juist tot een grotere dichtheid. Zo kan een vis op een bepaalde diepte blijven, stijgen of dalen zonder dat hij daarvoor actief hoeft te zwemmen. Een gevalletje liever lui dan moe. Vissen zonder zwemblaas, zoals haaien in de open zee, moeten continu zwemmen om te voorkomen dat ze zinken.

De zwemblaas kan op twee manieren met gas worden gevuld. Bij sommige vissen, bijvoorbeeld snoeken, karpers en forellen, is er een verbinding tussen de zwemblaas en de slokdarm. Deze vissen vullen hun zwemblaas door lucht in te slikken aan het wateroppervlak. Een teveel aan lucht raken ze op een vergelijkbare manier kwijt. Een soort (vis)boertje.

Vissen zoals baarzen en kabeljauwen hebben geen verbinding tussen de zwemblaas en de slokdarm, maar een gasklier. Deze produceert melkzuur dat in de bloedvaten rondom de zwemblaas terechtkomt. In die bloedvaten zakt de zuurgraad waardoor de aan rode bloedcellen gebonden zuurstof vrijkomt en in de zwemblaas belandt. Zuurstofgas wordt verwijderd doordat het weer door het bloed wordt opgenomen via het zogenaamde ovaal in de zwemblaas.

Niet alleen vissen, maar ook vrachtschepen moeten hun drijfvermogen regelen. Een volgeladen schip kan normaal varen, maar een leeg schip is instabiel. De stabiliteit wordt dan verhoogd door water in ballasttanks te pompen. Dat water wordt weer uit de tanks gepompt als het schip opnieuw wordt beladen, meestal op een andere plek.

Het probleem hierbij is dat allerhande waterorganismen meereizen in het ballastwater. Sommige lifters kunnen veel schade aanrichten aan infrastructuren en ecosystemen waar ze van oorsprong niet voorkomen. Berucht is de uit Russische meren afkomstige driehoeksmossel die elders in de wereld onder andere lokale zoetwatermossels verdringt en waterinlaten van drinkwatervoorziening blokkeert.

Canadese studenten ontwierpen daarom een alternatief systeem geïnspireerd op de zwemblaas, met als basisidee: niet water in een leeg schip, maar lucht in een beladen schip pompen. In het ontwerp is aan de scheepsromp een reeks opblaasbare kamers bevestigd die positief drijfvermogen en stabiliteit bieden. De compartimenten worden opgeblazen tot dezelfde grootte en vorm als van een typisch, volgeladen vrachtschip.

De term luchtschip krijgt er zo een heel nieuwe betekenis bij.

Gepubliceerd in dagblad Trouw op 4 september 2018

Ylva Poelman alias De Bionische Vrouw
E: info@bionicacentrum.nl
T: 06 - 22 79 71 84