Los tiburones vienen en todas las formas y tamaños y quizás el más inusual es el tiburón martillo, fácilmente reconocible por su cabeza de forma extraña. La mayoría de las investigaciones sobre tiburones martillo se han centrado específicamente en sus cabezas expandidas lateralmente, o cefalofoil, y cómo lo usan para ver y oler, así como sus efectos sobre la hidrodinámica y la eficiencia sensorial. Hay alrededor de nueve especies conocidas de tiburones martillo con diferencias dramáticas en la forma de su cuerpo, incluida la forma y el tamaño de sus cabezas. Si bien se sabe mucho sobre las variaciones en su electrorrecepción, olfato y visión, se sabe muy poco sobre si las diferencias de forma afectan o no a su rendimiento en la natación.

Investigadores de la Florida Atlantic University han realizado el primer estudio para examinar la forma de todo el cuerpo y la cinemática de natación de dos especies de tiburones martillo estrechamente relacionadas pero muy diferentes:el Bonnethead y el Scalloped hammerhead. con algunos resultados inesperados.

Los capullos adultos miden alrededor de 2 a 3 pies de largo y el ancho de su cabeza representa aproximadamente el 18 por ciento de la longitud de su cuerpo; Los tiburones martillo festoneados adultos miden más de 12 pies de largo y el ancho de su cabeza representa aproximadamente el 30 por ciento de la longitud de su cuerpo. A pesar de estas diferencias, resultados de este nuevo estudio, que aparece en la portada del número actual de la Revista de biología experimental , encontrar que al final, el tamaño o la forma realmente no importa, al menos cuando se trata de nadar.

Usando un enfoque interdisciplinario en el Laboratorio de Biomecánica en la Facultad de Ciencias Charles E. Schmidt de la FAU bajo la dirección de Marianne E. Porter, Doctor., profesor asistente de ciencias biológicas y coautor del estudio, los investigadores se propusieron probar su hipótesis. Las diferentes formas de la cabeza y los diferentes tamaños corporales de los tiburones martillo deberían resultar en diferencias en su rendimiento de natación.

Antes de comenzar el estudio, Portero, Sarah L. Hoffmann, autor principal y Ph.D. estudiante de ciencias biológicas, y Steven Matthew Warren, coautor y senior en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Oceánica de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la FAU, revisó las tomografías computarizadas de ambas especies de tiburones martillo. Debido a que los tiburones están compuestos completamente de cartílago que está fuertemente mineralizado, pudieron ver las marcadas diferencias en las dos especies de la fisiología de los tiburones a partir de estos escaneos.

Para probar su hipótesis, se centraron en la ondulación, que es cómo un tiburón mueve su cuerpo y cola de lado a lado para impulsarse hacia adelante. El objetivo:averiguar si el movimiento del cuerpo cambia entre estas dos especies con formas de cabeza muy diferentes.

A partir de 2015, vieron horas de video de tiburones martillo festoneados y cabezas de sombrero nadando. Observaron la frecuencia del batido de la cola y la amplitud del batido de la cola. Analizaron el video secuencialmente para seleccionar clips en los que los tiburones completaron al menos tres ciclos completos de latidos de cola de natación constante. Warren analizó y luego condensó los videos en un segmento de un minuto para permitir que el equipo de investigación use las mediciones para comparar la mecánica de natación entre las dos especies. Pudieron obtener todas las medidas que necesitaban de ese minuto condensado de metraje de video.

"Uno de los aspectos más singulares de nuestro estudio es que pudimos observar a estos tiburones nadando en grandes tanques moviéndose naturalmente, ", dijo Porter." La mayoría de los estudios colocan a los tiburones en canales, que son básicamente cintas de correr bajo el agua que las obligan a moverse. Estamos interesados ​​en aprender cómo estos animales se mueven por sí mismos tanto para los esfuerzos de conservación como para las aplicaciones del mundo real, como la ingeniería bioinspirada ".

Los resultados del estudio revelaron que los Bonnetheads balancean sus cuerpos más hacia adentro y hacia afuera y, por lo tanto, tienen una mayor amplitud de ondulación. Por otra parte, Los tiburones martillo festoneados se doblan más rápido y tienen una mayor frecuencia de ondulación.

"Cuando corregimos el tamaño de su cuerpo, descubrimos que en realidad nadaban a la misma velocidad para llegar a los puntos A y B, pero lo hizo de diferentes formas, ", dijo Hoffmann." Aunque son diferentes, llegan al mismo destino al mismo tiempo; simplemente están usando diferentes mecánicas corporales ".

Un hallazgo clave de su estudio es que en ambas especies la cabeza se mueve a un ritmo diferente al del resto del cuerpo. De hecho, en realidad, se mueve hacia adelante y hacia atrás mucho más rápido que el resto del cuerpo. Similar a los esturiones, una especie de pez, los investigadores descubrieron que estos tiburones martillo tienen un sistema de doble oscilación. Especulan que se debe a una mayor capacidad de percepción sensorial.

"No hay forma de que pudiéramos haber anticipado el sistema de doble oscilación en esta especie, ", dijo Hoffmann." El movimiento de la cabeza es diferente al resto del movimiento del cuerpo es algo que es casi imposible de ver a simple vista ".

Los investigadores señalan que con el sistema de doble oscilación, la cabeza del tiburón se mueve a un ritmo mucho más rápido que el resto de su cuerpo esencialmente para escanear más del sustrato de su entorno.

"Piense en ello como un detector de metales mientras lo mueve hacia adelante y hacia atrás, ", dijo Hoffmann." Van a cubrir más territorio para la electrorrecepción y el olfato y necesitan poder hacer eso a un ritmo mayor que el resto de su cuerpo ".