Een familie toeristen in Canada’s Steveston Harbor werd onlangs getrakteerd op een vriendelijk uitziende zeeleeuw die hen in het water benaderde. Het schattige dier kwam naar de rand van de kade, en de familie begon het te voeren. Een jong meisje ging zitten om het beter te kunnen zien. Dat is wanneer de traktatie werd een schok: de zeeleeuw sprong omhoog en, in een vloeiende beweging, pakte een mondvol van de jurk van het meisje en rukte haar naar beneden in het water.
Het meisje was in orde-de zeeleeuw liet snel los, en een andere man trok haar veilig uit het water – maar het was een goede herinnering dat zeeleeuwen weten hoe ze hun omvangrijke lichamen in het water moeten manoeuvreren. Zeeleeuwen kunnen “bijterig” zijn, erkent Megan Leftwich, een werktuigbouwkundig ingenieur aan de George Washington Universiteit. Maar zij denkt dat die ene in de haven van Steveston gewoon aan het spelen was. “Hij heeft haar niet echt gebeten. Hij trok haar gewoon naar binnen,” zegt ze.
Leftwich bestudeert zeeleeuwen vanuit een onconventioneel perspectief: vloeistofdynamica. Haar expertise ligt niet in het gedrag van zeeleeuwen, maar in hoe vloeistoffen zoals water stromen en zich verplaatsen. Het blijkt dat veel van hoe een zeeleeuw door zijn waterige omgeving navigeert, kan worden verzameld door te volgen wat er met het water om hen heen gebeurt.
Als je de video bekijkt van de zeeleeuw die het meisje de Steveston Harbor in trekt, kun je zien dat de zeeleeuw bijna recht omhoog uit het water komt, zonder naar voren te zwemmen om snelheid te maken. In dezelfde beweging reikt hij voorbij de rail van de kade om een mondvol van de jurk van het meisje te grijpen alvorens terug onder het wateroppervlak te vallen. Het is geen wonder dat iedereen zo verbaasd was; het hele incident gebeurde in een oogwenk.
Leftwich zegt dat zeeleeuwen stuwkracht, of voorwaartse voortstuwing, genereren door hun voorflippers samen te brengen in grote vegende bewegingen die “klappen” worden genoemd. Maar als je je voorstelt dat de flippers samenkomen met een luid smakkend geluid, denk dan opnieuw. Wanneer een zeeleeuw “klapt”, strekt hij zijn flippers uit naar de zijkanten en zwaait ze naar beneden. Dan plooit hij zijn flippers tegen zijn lichaam, en vormt zo een torpedo vorm die gemakkelijk door het water glijdt.
De zeeleeuw is het enige zoogdier in het water dat op deze manier zwemt. De meeste zwemmers, van de tonijnvis tot de neef van de zeeleeuw, de zeehond, genereren stuwkracht met de achterkant van hun lichaam, waarbij ze hun staart gebruiken om zich door het water voort te bewegen. Maar zeeleeuwen gebruiken hun voorflippers. En wat meer is, ze zijn er heel goed in. Een klap genereert genoeg stuwkracht om een zeeleeuw door het water te laten glijden, waardoor hij vrij is om te draaien of rollen met zeer weinig extra beweging.
Klapte de zeeleeuw in Steveston Harbor met zijn flippers om uit het water te springen? Zelfs na het bekijken van de video, is het moeilijk te weten. “Er is gewoon te veel onbekend om te vertellen,” zegt Leftwich. “Hoe diep het water daar is, waar de zeebodem van gemaakt is” – dit zijn slechts een paar van de dingen die ze zou moeten weten om erachter te komen hoe de zeeleeuw zich beweegt. Maar dat betekent niet dat de video ons niets kan leren over zeeleeuwen; het is geen geringe prestatie om met een boog uit het water te komen en met succes een mens te grijpen. “Het laat wel zien hoe krachtig en precies ze zijn,” zegt Leftwich.
Een andere uitdaging voor onderzoekers is dat de flippers van de zeeleeuw aan het zicht onttrokken zijn in het troebele water. Wanneer je probeert uit te vinden hoe een zeeleeuw zich beweegt, zegt Leftwich, is de eerste stap om het te vangen op een onderwatercamera. Daarom hebben zij en haar team van onderzoekers urenlang zeeleeuwen in gevangenschap gefilmd in de nationale dierentuin van het Smithsonian, om te proberen duidelijke videobeelden te krijgen van de dieren die klappen, zodat ze kunnen onderzoeken hoe hun flippers van beeld tot beeld bewegen. Twee uur filmen levert meestal ongeveer twee of drie minuten bruikbare beelden op.
Nadat ze een klap hebben vastgelegd, markeren Leftwich en haar team de omtrek van de zwemvlies in elk frame, zodat ze de positie ervan in de ruimte in de tijd kunnen volgen. Het kost zes uur werk om een enkele klap te traceren, maar de inspanning loont. Met behulp van de gegevens van het volgen, hebben de onderzoekers 3D-diagrammen gemaakt van een zeeleeuw die klapt. Daarin is te zien dat de flipper van een zeeleeuw draait als hij klapt.
Leftwich denkt dat de draaiing zou kunnen helpen om het water voor de zeeleeuw te bekken en het naar achteren te duwen, zodat de zeeleeuw naar voren kan schieten, op dezelfde manier als een mens doet bij het zwemmen van de vrije slag of de schoolslag. Om haar idee verder te testen, hebben zij en haar team een robotachtige zeeleeuwenflipper gebouwd. Ze zijn van plan deze te gebruiken om de bewegingen van een echte zeeleeuw na te bootsen in een laboratorium met een kleinere tank, waardoor ze de bewegingen van het water veel nauwkeuriger kunnen observeren dan in de grote tank in de dierentuin.
Klappend en glijdend, rollend en draaiend, zeeleeuwen kunnen moeilijk te volgen zijn met het oog, laat staan te verklaren met de wetenschap. Leftwich heeft nog niet precies uitgezocht hoe zeeleeuwen het water met hun flippers manipuleren om zo behendig te bewegen, maar ze komt steeds dichterbij. Het uitzoeken van deze puzzel zou het geheim kunnen zijn om mensen te helpen bij het bouwen van stealthier autonome onderzeeërs of andere onderwatervoertuigen, zoals WIRED magazine meldde in 2015.
In de tussentijd, vergeet niet om een gezonde afstand te houden van elke zeeleeuw die je toevallig ziet, of je zou in kunnen zijn voor een onwelkome verrassing.
Leer meer over de zeeën met het Smithsonian Ocean Portal.