Om at bevæge sig i vand

For mikroskopiske organismer, f.eks. bakterier og planktonalger, betyder vandets viskositet, at det er at svømme i, som sirup ville være for os. Vandpakkernes sammenklistring gør, at der hænger et lag af det fast i organismens overflade, og jo større volumen dette lag har i forhold til organismens egen volumen, jo sværere har den ved at bevæge sig gennem vandet. Vandlagets samlede volumen stiger med organismens overfladeareal, således at kugleformen og ikke den strømlinede torpedoform er bedst, for den har den mindst mulige overflade i forhold til volumen. Dertil kommer, at den er billigst at producere i form af „udgifter“ til den omkransende cellevæg og cellemembran.

Da de mikroskopiske organismer altså bærer en tyk kappe af vand omkring overfladen, har eventuelle udvækster i øvrigt ringe betydning for friktionen og dermed modstanden mod svømningen.

Mange mikroorganismer svømmer vha. tynde, udragende tråde, cilier eller flageller. Cilier er korte og glatte, mens flageller er mere kompliceret bygget og kan være glatte eller fjerformet beklædt med tætte udvækster. Både cilien og flagellen hænger fast i det viskøse, „klæbrige“ vand omkring organismen, så hvis den bevæges på samme måde i kraftslaget og tilbageslaget, kommer organismen ikke ud af stedet. Derfor må cilien eller flagellen bevæges asymmetrisk, så den stikker stift ud fra organismen i kraftslaget og får fat i et stort volumen vand, mens den i tilbageslaget holdes i bøjet tilstand så tæt på organismens overflade som muligt og uden at have fat i et særlig stort vandvolumen (figur 4-7).

Iagttages mikroorganismers svømning under mikroskopet, bemærker man, at de farer af sted med konstant hastighed, pludseligt stopper brat, og lige så pludseligt farer af sted med konstant hastighed igen i en ny retning. Både acceleration og nedbremsning sker næsten momentant, fordi så lille en masse skal påvirkes. Stopper flagel- og ciliebevægelsen, bremser vandets viskositet organismen øjeblikkeligt.

Når verden omkring bakterier og plankton­alger er viskøs, må deres fjender også anvende særlige metoder for at fange dem. Problemet for fjender som dyreplankton består dels i at konstatere byttets tilstedeværelse, dels i at snappe det. Svømmende organismer signalerer på lang afstand, at de er til stede, fordi sammenhængskraften i vandet får de svingninger, de fremkalder, til at brede sig langt ud i vandet. Det gælder for såvel bytte som fjende, så i stedet for først at etablere fysisk kontakt med byttet, registrerer fjenden de nævnte svingninger fra det uden at bevæge sig selv. Efter at byttet er registreret, står fjenden over for næste problem: at få skubbet vandkappen mellem sig selv og byttet til side. Det kan ske ved at den springer ind på byttet. Det gør f.eks. vandlopper, hvis kraftfulde og pludselige bevægelser kan overvinde de viskøse kræfter, så byttet kan snappes.

Vandlopper filtrerer også mikroskopiske alger med en størrelse mellem 10 og 100 µm ud af vandet, men det er en kompliceret affære. Lemmerne i filtreringsapparatet må bevæges asymmetrisk, flikflakagtigt i lighed med flagellernes bevægelse for at skabe kontakt mellem føden og hårene på lemmerne. Når først kontakten med fødepartiklerne er etableret, er det nemmere at få smagt på dem og indtaget de spiselige af dem.

Store organismer, f.eks. fisk i størrelsesintervallet 10-100 cm, har et meget større volumen end små, kugleformede mikroorganismer, og deres overfladeareal er af den grund mindre i forhold til volumenet end mikroorganismernes. Det gør, at viskositeten spiller en mindre rolle for deres bevægelser. For dem er det alt overvejende trykfaldet fra snuden til vandet bag halefinnen, der øver modstand mod svømningen.

Trykfaldet fra snuden til bagenden afhænger af fiskens form. Det stiger med størrelsen af det areal, der vender mod strømmen. Det stiger også i det omfang, strømlinjerne viger ud fra hinanden bag dyret og dermed skaber et bredt bånd med turbulent kaos i bagvandet. En strømlinet torpedoform, f.eks. hos en hurtigt svømmende laks eller ørred, nedsætter modstanden mod svømningen ved at have et lille frontalareal og fremkalde strømlinjer, der glider rundt om det meste af kroppen og først forlader den i den allerbageste del, så der kun udløses et smalt turbulent område bag dyret (figur 4-8). Hos en bundfisk som knuden, der ikke har behov for at svømme langt og hurtigt, er formen mere plump og formmodstanden større.

Værket Naturen i Danmark i fem bind udkom i årene 2006-2013. Teksten ovenfor er kapitlet Om at bevæge sig i vand.

• Forrige afsnit er Om at være i vand
• Næste afsnit er Om at optage stof fra vand