Hop gør vandlopper usynlige

Hvordan ville du bevæge dig gennem vandet, hvis du skulle undgå at blive opdaget af et sultent rovdyr?

Med en jævn og glidende, langsom bevægelse? Eller i kæmpe, spjættende spring? Hvis du ville snige dig, så er det godt, at du ikke er en vandloppe!

»Man kan ikke alene bruge sin menneskelige intuition, når man beskæftiger sig med de 1 millimeter store vandloppers mikro-verden, som er styret af de små tings fysik,« siger professor Thomas Kiørboe, DTU Aqua.

»I denne viskøse verden er der f.eks. ingen inerti, da vandet for vandlopper er så tykt som sirup,« fortæller Thomas Kiørboe.

Han har sammen med en amerikansk kollega, og tre meget kraftige regne-computere, nu løst gåden om, hvorfor det kan betale sig for små vandlopper at hoppe, når de vil gemme sig.

Resultatet er publiceret i The Royal Society Journal Interface.

»Ud over at man umiddelbart tænker, at det må være nemt for rovdyr at opdage, når man svømmer ved at slå med bagbenene i hop, så virker det også som en ”dyr” måde at bevæge sig på rent energiøkonomisk,« siger Kiærboe.

»Ligesom bykørsel med mange stop og temposkift er dyrere i benzin end jævn og glidende landevejskørsel, så koster det også mere energi at hoppe end at glide gennem vandet. Så hvorfor brænder hop-svømmere som vandloppen Arcatia tonsa unødigt krudt af? Det undrede os,« fortæller DTU Aqua-professoren.

Hvirvelringe ophæver hinanden

For at finde forklaringen filmede forskerteamet de knap en halv millimeter store vandlopper i et akvarium med 1000 billeder i sekundet, mens de lyste på lopperne med en laserskive.

Efterfølgende kunne de ved at analysere billederne med et computerprogram beregne den forstyrrelse, som lopperne skabte i vandet med hver af de to måder at bevæge sig på.

»For de hoppende lopper så vi, at alene fordi al inerti er væk og vandet for loppen er tykt som sirup, så forsvinder signalerne i vandet, som rovdyr ville kunne opdage, hurtigt,« siger Thomas Kiørboe.

»Samtidig laver vandloppen, når den dels skubber fra med benene mod vandet, og dels selv skubber til vandet foran sig med kroppen, to sæt af hvirvelringe i vandet, som delvist og hurtigt ophæver hinanden ved at rotere hver deres vej. Dermed sletter loppen sporet efter sig,« fortæller DTU Aqua-professoren.

En uge, 3 pc’er

Selve vandloppehoppet varer kun få tusindedele af et sekund og signalet henfalder efter en femtedel sekund.

Alligevel tog det i første omgang tre kraftige pc’er en uge at analysere bare et enkelt hop ved hjælp af blandt andet den klassiske Navier-Stokes-ligning, som man også bruger, når man designer vindmøller eller fly til at beregne, hvordan væske eller luft strømmer omkring forskellige strukturer.

Næste skridt blev derfor at forsimple modellen til noget, som faktisk var til at regne på i praksis.

Det gjorde Thomas Kiørboe og hans amerikanske makker, Houshuo Jiang fra Woods Whole Oceanographic Institution, ved alene at se på, hvilke påvirkninger loppen lavede i vandet i ét enkelt punkt.

»Når loppen springer, så sparker den vand bagud og skubber samtidig til vandet i den modsatte retning. Det er to modsatrettede og lige store kræfter, som virker impulsivt, dvs. kortvarigt, da de varer få millisekunder, i et punkt. Og dét kan man regne på,« forklarer vandloppe-forskeren.

25 gange så farligt

Resultatet viste, at en loppe, der bevæger sig jævn og glidende faktisk efterlader en bevægelse i vandet, som kan ses 5 gange så langt væk som en hoppende loppe. De snigende, rolige lopper lever med andre ord livet farligt.

»Det tværsnitsareal, som et rovdyr scanner, når det svømmer gennem vandet, bliver 5 i anden gange så stort, og det betyder altså, at det bliver 25 gange så farligt at svømme jævnt som at hoppe afsted,« siger Thomas Kiørboe, DTU Aqua, og fortsætter:

»Så hvorfor springer alle arter af vandlopper ikke bare? Fordi dem, der svømmer jævnt af sted spiser, mens de svømmer. De bevæger sig ved at vibrere munddelene, så de samtidig skaber en fødestrøm, hvorfra de fanger fødepartikler. Så ja, det er farligt for dem, men der er samtidig en belønning: Mad! Hop-svømmerne æder på en helt anden måde; de lægger sig i baghold og venter på forbipasserende bytte,« siger Thomas Kiørboe, DTU Aqua.

Video fra forsøget, lagt på YouTube af Royal Society