Een familie van toeristen in de Steveston Harbor in Canada kreeg onlangs een traktatie toen een vriendelijk ogende zeeleeuw op hen af kwam in het water. Het schattige dier kwam naar de rand van de werf en de familie begon het te voeren. Een jong meisje ging zitten om het beter te bekijken. Toen werd de traktatie een schok: de zeeleeuw sprong naar boven en greep in een vloeiende beweging een mondvol jurk van het meisje en trok haar 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 water moeten manoeuvreren. Zeeleeuwen kunnen 'bijten', erkent Megan Leftwich, een werktuigbouwkundig ingenieur aan de George Washington University. Maar ze denkt dat die in Steveston Harbor net speelde. 'Hij heeft haar niet echt bijten. Hij heeft haar net binnengehaald, '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 bewegen. Het blijkt dat veel van de manier waarop zeeleeuwen door de waterrijke omgeving navigeren, kan worden afgeleid door te volgen wat er met het water om hen heen gebeurt.
Als je de video bekijkt van de zeeleeuw die het meisje de haven van Steveston in trekt, kun je zien dat de zeeleeuw bijna recht uit het water opkomt, zonder vooruit te zwemmen om snelheid te maken. In dezelfde beweging reikt het langs de reling van de werf om een mondvol jurk van het meisje te pakken voordat het terugvalt onder het oppervlak. Het is geen wonder dat iedereen zo verrast 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 flippers samenkomen met een luid knallend geluid, denk er dan nog eens over na. Wanneer een zeeleeuw 'klapt', strekt hij zijn flippers uit naar de zijkanten en veegt ze naar beneden. Dan steekt hij zijn flippers tegen zijn lichaam en vormt een torpedovorm die gemakkelijk door het water glijdt.
De zeeleeuw is het enige waterzoogdier dat op deze manier zwemt. De meeste zwemmers - van de tonijn tot de neef van de zeeleeuw, de zeehond - genereren stuwkracht met de achterkant van hun lichaam en gebruiken hun staarten om zich door water voort te stuwen. Maar zeeleeuwen gebruiken hun voor-flippers. Bovendien zijn ze er erg goed in. Eén klap genereert voldoende stuwkracht om een zeeleeuw door het water te laten glijden, zodat hij vrij kan draaien of rollen met heel weinig extra beweging.
Klopte de zeeleeuw in Steveston Harbor met zijn flippers om uit het water te vallen? Zelfs na het bekijken van de video is het moeilijk om te weten. "Er is gewoon te veel onbekend om te vertellen, " zegt Leftwich. "Hoe diep het water is, wat de zeebodem is (gemaakt van)" - dit zijn slechts enkele dingen die ze zou moeten weten om erachter te komen hoe de zeeleeuw beweegt. Maar dat betekent niet dat de video ons niets over zeeleeuwen kan leren; het is geen sinecure om uit het water te komen en met succes een mens te vangen. "Het laat zien hoe krachtig en precies ze zijn", zegt Leftwich.
Een andere uitdaging voor onderzoekers is dat de flippers van de zeeleeuw uit het zicht verborgen zijn in het troebele water. Als je probeert te achterhalen hoe een zeeleeuw beweegt, zegt Leftwich, is de eerste stap om hem op een onderwatercamera te vangen. Daarom hebben zij en haar team van onderzoekers urenlang gevangen zeeleeuwen gefilmd in de Smithsonian's National Zoo, in een poging om duidelijke videobeelden te krijgen van de klappende dieren, zodat ze kunnen onderzoeken hoe hun flippers van frame naar frame bewegen. Twee uur filmen levert meestal ongeveer twee of drie minuten nuttige beelden op.
Leftwich (tweede van links) en haar collega's onderzoeken een robotachtige zeeleeuwflipper, die wordt gebruikt om de bewegingen van een echte zeeleeuwflipper te repliceren en te bestuderen. (William Atkins / George Washington University) Nadat ze een klap hebben gevangen, markeren Leftwich en haar team de omtrek van de flipper in elk frame zodat ze zijn positie in de ruimte in de tijd kunnen volgen. Het kost zes uur werk om een enkele klap te volgen, maar de moeite loont. Met behulp van de gegevens van tracking hebben de onderzoekers 3D-diagrammen gemaakt van een klappende zeeleeuwflipper. Daarin zie je dat de flipper van een zeeleeuw draait terwijl hij klapt.
Leftwich denkt dat de draai kan helpen om het water voor de zeeleeuw te bekeren en naar achteren te duwen, zodat de zeeleeuw naar voren kan schieten, net zoals een mens doet tijdens het freestyle zwemmen of schoolslag. Om haar idee verder te testen, hebben zij en haar team een robotachtige zeeleeuwflipper gebouwd. Ze zijn van plan het te gebruiken om de bewegingen van een echte zeeleeuw te repliceren in een laboratorium met een kleinere tank, waardoor ze de bewegingen van het water veel beter kunnen observeren dan in de grote tank in de dierentuin.
Klappen en glijden, rollen en draaien, zeeleeuwen kunnen moeilijk te volgen zijn met het oog, veel minder uit te leggen met de wetenschap. Leftwich is er nog niet precies achter gekomen hoe zeeleeuwen water manipuleren met hun flippers om zo behendig te bewegen, maar ze komt steeds dichterbij. Het uitzoeken van deze puzzel kan het geheim zijn om mensen te helpen sluipende autonome onderzeeërs of andere onderwatervoertuigen te bouwen, zoals het WIRED- magazine in 2015 meldde.
Vergeet in de tussentijd niet om een gezonde afstand aan te houden van een zeeleeuw die u toevallig tegenkomt, of u krijgt misschien een onaangename verrassing te wachten.
Leer meer over de zeeën met het Smithsonian Ocean Portal.
