Gli squali sono disponibili in tutte le forme e dimensioni e forse il più insolito è lo squalo martello, facilmente riconoscibile dalla sua testa dalla forma strana. La maggior parte delle ricerche sulle teste di martello si è concentrata specificamente sulle loro teste espanse lateralmente, o cefalofoil, e come lo usano per vedere e annusare, nonché i suoi effetti sull'idrodinamica e sull'efficienza sensoriale. Ci sono circa nove specie conosciute di squali martello con differenze drammatiche nella forma del loro corpo, inclusa la forma e le dimensioni delle loro teste. Sebbene si sappia molto sulle variazioni nella loro elettroricezione, olfatto e vista, si sa molto poco sul fatto che le loro differenze di forma influenzino o meno le loro prestazioni di nuoto.

I ricercatori della Florida Atlantic University hanno condotto il primo studio per esaminare la forma del corpo intero e la cinematica del nuoto di due specie di martello strettamente correlate ma molto diverse:la testa di martello e la testa di martello smerlata, con alcuni risultati inaspettati.

I Bonnethead adulti sono lunghi da 2 a 3 piedi e la loro larghezza della testa costituisce circa il 18% della lunghezza del corpo; Gli squali martello smerlati adulti sono lunghi più di 12 piedi e la loro larghezza della testa costituisce circa il 30 percento della lunghezza del corpo. Nonostante queste differenze, risultati di questo nuovo studio, presenti sulla copertina dell'attuale numero di Giornale di Biologia Sperimentale , scopri che alla fine le dimensioni o la forma non contano davvero, almeno quando si tratta di nuotare.

Utilizzando un approccio interdisciplinare nel Laboratorio di Biomeccanica del Charles E. Schmidt College of Science della FAU sotto la direzione di Marianne E. Porter, dottorato di ricerca, assistente professore di scienze biologiche e coautore dello studio, i ricercatori hanno deciso di testare la loro ipotesi. Diverse forme della testa e diverse dimensioni del corpo degli squali martello dovrebbero comportare differenze nelle loro prestazioni di nuoto.

Prima di iniziare lo studio, Facchino, Sarah L. Hoffmann, autore principale e un dottorato di ricerca. studente di scienze biologiche, e Steven Matthew Warren, coautore e senior presso il Dipartimento di ingegneria meccanica e oceanica del College of Engineering and Computer Science della FAU, scansioni TC riviste di entrambe le specie di squali martello. Poiché gli squali sono costituiti interamente da cartilagine fortemente mineralizzata, sono stati in grado di vedere le marcate differenze nelle due specie della fisiologia degli squali da queste scansioni.

Per verificare la loro ipotesi, si sono concentrati sull'ondulazione, che è il modo in cui uno squalo muove il corpo e la coda da un lato all'altro per spingersi in avanti. L'obiettivo:capire se il movimento del corpo cambia tra queste due specie con forme della testa molto diverse.

A partire dal 2015, hanno visto ore di video di squali martello e Bonnethead che nuotavano. Hanno esaminato la frequenza del battito di coda e l'ampiezza del battito di coda. Hanno analizzato i video in sequenza per selezionare clip in cui gli squali hanno completato almeno tre cicli completi di battito della coda di rettilineo, nuoto costante. Warren ha analizzato e poi condensato i video in un segmento di un minuto per consentire al team di ricerca di utilizzare le misurazioni per confrontare la meccanica del nuoto tra le due specie. Sono stati in grado di ottenere tutte le misurazioni di cui avevano bisogno da quel minuto condensato di riprese video.

"Uno degli aspetti più singolari del nostro studio è che siamo stati in grado di osservare questi squali nuotare in grandi vasche che si muovevano naturalmente, " ha detto Porter. "La maggior parte degli studi colloca gli squali nei canali d'acqua, che sono fondamentalmente tapis roulant subacquei che li costringono a muoversi. Siamo interessati a sapere come questi animali si muovono da soli sia per gli sforzi di conservazione che per le applicazioni del mondo reale come l'ingegneria bioispirata".

I risultati dello studio hanno rivelato che i Bonnethead fanno oscillare ulteriormente i loro corpi dentro e fuori e quindi hanno un'ampiezza maggiore di ondulazione. D'altra parte, Le teste di martello smerlate si piegano più velocemente e hanno una maggiore frequenza di ondulazione.

"Quando abbiamo corretto le loro dimensioni corporee, abbiamo scoperto che in realtà nuotavano alla stessa velocità per arrivare ai punti A e B, ma lo ha fatto in modi diversi, " ha detto Hoffmann. "Anche se sono diversi, raggiungono la stessa destinazione nello stesso momento; stanno solo usando diverse meccaniche del corpo."

Una scoperta chiave del loro studio è che in entrambe le specie la testa si muove a una velocità diversa rispetto al resto del corpo. Infatti, in realtà si muove avanti e indietro molto più velocemente del resto del corpo. Simile agli storioni, una specie di pesce, i ricercatori hanno scoperto che questi martello hanno un doppio sistema oscillante. Si ipotizza che sia a causa di una maggiore capacità di percezione sensoriale.

"Non avremmo mai potuto anticipare il sistema di doppia oscillazione in questa specie, " ha detto Hoffmann. "Il movimento della testa è diverso dal resto del movimento del corpo è qualcosa che è quasi impossibile da vedere ad occhio nudo".

I ricercatori sottolineano che con il sistema a doppia oscillazione, la testa dello squalo si muove a una velocità molto più rapida rispetto al resto del corpo essenzialmente per scansionare più substrato del loro ambiente.

"Pensalo come un metal detector mentre lo muovi avanti e indietro, " Ha detto Hoffmann. "Copreranno più territorio per l'elettroricezione e l'olfatto e devono essere in grado di farlo a una velocità maggiore rispetto al resto del loro corpo".