Het is een bekend lenteplaatje: babyeendjes die in een sliert achter hun moeder aan zwemmen. Braaf in een rijtje zwemmen blijkt natuurkundig voordelig: zo kunnen de eendjes ‘meesurfen’ op de golven van hun moeder.
Tijdens een bezoek aan Oxford zagen Zhiming Yuan en zijn dochter een groep gansjes achter hun moeder aan zwemmen. ‘Mijn dochter vroeg waarom ze in single file [een rij achter elkaar] zwemmen’, vertelt Yuan, hydrodynamica-onderzoeker bij de afdeling scheepsbouw-, oceaan- en waterbouwkunde van de Schotse Universiteit van Strathclyde. ‘Ik wist het niet en zocht het online op. Geen enkel antwoord kon me overtuigen. Dus ik besloot zelf op zoek te gaan naar het wetenschappelijke antwoord.’
Golven van moedereend
Het eendje dat direct achter de moeder zwemt, kiest zijn positie zorgvuldig uit. Dat bleek uit het onderzoek van Yuan en collega’s, dat gebaseerd is op wiskundige berekeningen en computeranalyses. Het eendje kiest de plek waar de golven die de moedereend veroorzaakt zodanig samenkomen, dat hij erop kan surfen. Zijn borst bevindt zich hierbij in het dal van de golf en zijn buik op de golftop. Zo wordt het eendje voortgestuwd door de golf en hoeft hij zich minder in te spannen tijdens het zwemmen.
‘Ik probeer robots te ontwikkelen die ook echt een nieuwe stap maken’
Hoe werkt vliegen? Dat lijkt een simpele vraag, maar voor luchtvaarttechnicus en bioloog David Lentink is het een levenslange zoektocht.
De lengte van de golf moet hierbij goed passen bij de grootte van het babyeendje. Die golflengte wordt bepaald door de snelheid waarmee de moedereend zwemt. Yuan: ‘Wij geloven dat de moedereend een intelligent dier is en haar snelheid kan aanpassen om de perfecte golflengte te genereren waarop de eendjes mee kunnen surfen.’
Eendjes geven golven door
Om te zorgen dat zijn broertjes en zusjes ook van deze golf profiteren, geeft het eerste eendje de golf door naar achteren. Hierbij wordt de golfenergie van de brede golf die de moedereend opwekt geconcentreerd in het punt achter het eerste eendje. Voor een broertje of zusje is het dus het meest efficiënt om recht achter het eerste eendje te zwemmen. Dat tweede eendje geeft die golf vervolgens ook weer door naar achter, zodat de volgende mee kan surfen. Zolang de eendjes in een net rijtje achter elkaar zwemmen, kost het doorgeven van de golf geen extra energie.
De eerste twee eendjes hebben het meeste baat bij dit meesurfen. Zij hoeven waarschijnlijk nauwelijks energie te stoppen in het zwemmen. ‘Vanaf de derde in de rij profiteert elk eendje evenveel van de voortstuwing. Hen levert het een energiebesparing van ongeveer 50 procent op’, zegt Yuan. Zolang ze op de juiste plek achter hun voorganger blijven zwemmen, maakt het niet uit hoe lang de eendjessliert is. In theorie kunnen er honderd of meer eendjes op deze manier meeliften op de golf van een moedereend.
Voor menselijke zwemmers is deze ‘treinformatie’ ook het meest energiebesparend, vertelt Yuan. Iets minder energiebesparend is de V-formatie, waarin vogels vliegen. Dat toonde Yuan in 2019 al aan voor wedstrijdzwemmers. Als scheepsarchitect kijkt hij ook naar de beste vlootconfiguratie. ‘Geïnspireerd door de eendjes werk ik nu aan een ‘watertrein’-concept voor schepen.’
