Die Untersuchung der Haut des Weißen Hais könnte dazu beitragen, den Luftwiderstand in Flugzeugen zu verringern

Die Großer Weißer Hai (Carcharodon carcarias) ist ein schneller und kraftvoller Jäger, der beim Durchbrechen Geschwindigkeiten von bis zu 6,7 m/s erreichen kann, obwohl er auf der Wanderung und beim Warten auf Beute lieber mit langsameren Geschwindigkeiten schwimmt. Ein Team japanischer Forscher untersuchte die Struktur der Haut des Weißen Hais, um mehr darüber zu erfahren, wie diese Lebewesen so gut an ein breites Geschwindigkeitsspektrum angepasst sind. Einer neuen Studie zufolge könnten ihre Erkenntnisse zu effizienteren Flugzeugen und Booten mit deutlich geringerem Luftwiderstand führen. Aktuelles Papier Veröffentlicht in der Zeitschrift Royal Society Interface.

Wie bereits erwähnt, weiß jeder, der schon einmal einen Hai berührt hat, dass die Haut weich wird, wenn man sie von der Nase bis zum Schwanz abwischt. Wenn Sie jedoch die Richtung umkehren, fühlt sich die Haut so glatt an wie Sandpapier. Das liegt an den kleinen transparenten Schuppen, die etwa 0,2 mm groß sind. „Zähne“ genannt (Weil sie den Zähnen sehr ähnlich sind) überall im Körper des Hais und sind besonders auf die Seiten und Flossen des Tieres konzentriert. Es ist wie eine Rüstung für Haie und dient auch dazu, den Widerstand im Wasser beim Schwimmen zu verringern.

Zugdruck ist eine Folge von Strömungsablösung um ein Objekt herum, beispielsweise ein Flugzeug oder den Körper eines Makohais, während dieser sich durch das Wasser bewegt; Die Höhe des Druckwiderstandes wird durch die Körperform bestimmt. Dies geschieht, wenn sich der Flüssigkeitsstrom von der Oberfläche des Objekts löst und Wirbel und Wirbel entstehen, die die Bewegung des Objekts behindern. Da sich der Körper eines Hais beim Schwimmen ständig bewegt, braucht er etwas, das die Strömung mit diesem Körper in Verbindung hält, um diesen Widerstand zu verringern. Zähne dienen diesem Zweck.

Es gibt auch eine Reibungskraft, die durch die Scherkraft zwischen dem flüssigen Medium und der Oberfläche des sich bewegenden Objekts entsteht. Wenn sich ein Objekt durch eine Flüssigkeit wie Luft oder Wasser bewegt, wird grundsätzlich die Flüssigkeit, die sich am nächsten an der Oberfläche des Objekts befindet – die so genannte Grenzschicht – von diesem angezogen und übt eine Kraft auf das Objekt in der entgegengesetzten Richtung zur Richtung aus der Bewegung. Je größer der Abstand von der Oberfläche ist, desto größer ist die Strömungsgeschwindigkeit.

Mako-Haie können beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 70 bis 80 Meilen pro Stunde schwimmen, was ihnen den Spitznamen „Geparden des Ozeans“ einbringt. Im Jahr 2019 identifizierten Wissenschaftler der University of Alabama einen Schlüsselfaktor für die Fähigkeit von Makohaien, sich so schnell zu bewegen: Die Struktur ihrer Hautinsbesondere die Zähne im Flanken- und Flossenbereich ihres Körpers. Mako-Haie haben auf einigen ihrer Schuppen ein charakteristisches negatives „haariges“ Aussehen entwickelt, um schneller schwimmen zu können. In der Nähe von Bereichen wie der Nase sind die Schuppen nicht besonders flexibel, sondern ähneln eher in die Haut eingebetteten Backenzähnen. In der Nähe der Lende und der Flossen sind die Schuppen jedoch viel flexibler.

Dies hat erhebliche Auswirkungen auf den Druck, dem der Makohai beim Schwimmen ausgesetzt ist. Die Zähne des Mako-Hai können sich in einem Winkel von mehr als 40 Grad zu seinem Körper biegen – allerdings nur in die Richtung des umgekehrten Flusses (d. h. vom Schwanz zur Nase). Dadurch wird der Grad der Strömungsablösung gesteuert, ähnlich wie bei den Grübchen eines Golfballs. Die Grübchen bzw. Schuppen im Fall des Makohais tragen dazu bei, eine kontinuierliche Strömung um den Körper aufrechtzuerhalten und so die Größe seines Kielwassers zu verringern.