Een kubusvis keert moeiteloos

Koffervissen zijn hoekig als een melkpak. Toch zouden ze gestroomlijnd en koersvast zijn. Onzin, blijkt nu. Juist wendbaarheid is in hun vorm ingebakken.

De Gele koffervis (Ostracion cubicus)is een van de meest kubusvormige koffervissen. Biologen lieten 3D-modellen van deze vis in een waterbak met stroming ‘zwemmen’. Foto Shutterstock

‘De mythe van de koffervis’, zo kun je het volgens Eize Stamhuis gerust noemen. Koffervissen zijn kleine koraalvissen met een verharde huid, waarvan de vorm wat doet denken aan een opgeblazen melkpak (of een koffer). En de mythe, zegt de marien zoöloog aan de Rijksuniversiteit Groningen, is dat hun vorm weliswaar hoekig en plomp lijkt maar toch bijzonder weinig weerstand geeft, en ook nog eens de zwembeweging stabiliseert.

„Het zijn bijna magische eigenschappen”, zegt Stamhuis. Autofabrikant Daimler-Benz baseerde in 2006 zelfs een concept car op de superieure koffervisstroomlijn, vertelt hij. „Maar ik heb die verhalen altijd gek gevonden.” In het wetenschappelijk tijdschrift Interface rekent Stamhuis nu af met de koffervismythe, samen met Groningse, Amerikaanse en Belgische collega’s.

„Het verhaal is gebaseerd op Amerikaans onderzoek, maar ik was er ook altijd verbaasd over”, zegt Sam Van Wassenbergh, biomechanicus aan de Universiteit van Gent en specialist in computersimulaties van vloeistofstromen. Van Wassenbergh raakte aan de praat met Stamhuis, en de twee besloten het koffervisverhaal nader te onderzoeken.

Koeien van het rif

Ze deden dat niet alleen omdat de geometrische vormen en hoekige richels op het eerste gezicht bepaald niet gestroomlijnd lijken. Maar ook omdat koffervissen in het dagelijks leven helemaal niet snel of ver hoeven te zwemmen. Stamhuis: „Het zijn de koeien van het koraalrif. Ze grazen, scharrelen rustig rond, en eten hier en daar. Meer dan snel of zuinig met energie, moet een koffervis wendbaar zijn.”

Van Amerikaanse collega’s kregen de biologen 3D-bestanden van dertig verschillende soorten koffervissen, ingescande exemplaren van het natuurhistorisch museum van Los Angeles.

Twee virtuele koffervissen, de bijna kubusvormige Ostracion cubicus en de meer theemuts-achtige Rhinesomus triqueter, hevelde Van Wassenbergh over naar een computersimulatie voor vloeistofstromingen. Daarin trok hij ze virtueel door het water met verschillende snelheden en onder verschillende hoeken. Experimenteel bioloog Stamhuis en masterstudent Klaas van Manen deden hetzelfde, maar dan met 3D-prints van de koffervisrompjes in een bak met echt stromend water.

„Ten eerste bleek de weerstandscoëfficiënt helemaal niet zo laag”, zegt Stamhuis: 0,3. „Beter dan een echte kubus (in het Engels heten koffervissen box fish), maar tamelijk slecht voor een vis. Een gewone haring heeft een vijf keer zo lage coëfficiënt.” En ook van de koersstabilisatie bleef weinig over. Als je een koffervis een beetje naar links draait in de stroming, zal het stromende water hem verder naar links drukken. „De vorm is inherent instabiel”, zegt Van Wassenbergh. Dat klopt ook veel beter met de verbazende wendbaarheid van koffervissen, die ondanks hun starre romp om hun as kunnen draaien met een draaicirkel van bijna nul.

Piepschuimen modellen

Exit mythe dus. Dat oude verhaal was terug te voeren op onderzoek van Ian Bartol van de University of California in Los Angeles, die in 2003 proeven deed met uitvergrote piepschuimen koffervismodellen in een waterbak. Bartol ontdekte dat zich achter de uitstekende richels wervelingen vormen, met een zuigende werking die het sterkst is achter het zwaartepunt van de vis. Daardoor zouden koerscorrecties automatisch gecorrigeerd worden. Van Wassenbergh: „Die wervels vonden wij ook wel in onze proeven, maar ze leggen gewoon niet genoeg gewicht in de schaal om de vis koersvast te maken.”

Toch zwemmen koffervissen ook weer niet in zwalkende dronkemansbanen. Ze kúnnen dus prima rechtuit zwemmen. Hoe precies, dat zoeken de biologen nog uit. Stamhuis: „Dat zit hem waarschijnlijk in de staartvin. Die kunnen ze uitspreiden als een waaier, als ze een eindje vooruit zwemmen. Maar als de vis weer wendbaar wil zijn, klapt hij zijn staartvin weer in. Zo kan hij kiezen tussen een stabiele en instabiele vorm, tussen koersvast en wendbaar.”