Modelowanie zasysania pokarmu u larw ryb
Nowo wyklute larwy ryb żywią się żółtkiem, którego ilość jest ograniczona, i muszą znajdować i łapać pożywienie, zanim jego zaopatrzenie się skończy. Ponadto, ze względu na ich małe rozmiary, woda jest dla nich ośrodkiem lepkim, a przepływ wokół organizmu zależy od wielkości i prędkości pływania. Wielkości te opisuje liczba Reynoldsa. Płynny przepływ laminarny zachodzi przy niskiej liczbie Reynoldsa, natomiast wysoka liczba Reynoldsa oznacza przepływ burzliwy. W ramach projektu SFHABILF (Suction feeding hydrodynamics and biomechanics in larval fishes) badano podstawy hydrodynamiczne chwytania zdobyczy u larw ryb oraz ich wpływ na odżywianie osobników. Rozwój larw ryb oraz towarzyszący mu wzrost szybkości i rozmiarów może skutkować zwiększeniem liczby Reynoldsa, która wpływa na ich odżywianie. Wykorzystano szereg wizualizacji przepływu, doświadczeń przeprowadzonych na żywych rybach oraz modeli, aby uzyskać informacje na temat zasysania pokarmu przez larwy ryb. Uczeni przygotowali model obliczeniowej dynamiki płynów (CFD) umożliwiający modelowanie rozszerzania się otworu gębowego, od pierwszych samodzielnie odżywiających się larw po dorosłe ryby. Celem było zbadanie, czy i w jaki sposób wzorce te zmieniają się w zależności od wielkości larw oraz liczb Reynoldsa. Wyniki pokazały, że zmiany wzorców przepływu mają istotny wpływ na skuteczność chwytania zdobyczy. Zmiany liczby Reynoldsa, wywołane zasysaniem pola przepływu powstające wokół otworu gębowego oraz skuteczność pozyskiwania pokarmu wskazywały na zmianę diety ze zdobyczy biernej na zdobycz uciekającą w miarę dojrzewania larw. Następnie wykorzystano skomplikowany model CFD obejmujący skrzela oraz wyniki badań nad larwami o pięciu rozmiarach. Ponadto dokonano wizualizacji przepływów związanych z zasysaniem pokarmu u żywych larw. W pracach tych pomogły badania szybkości pozyskiwania pokarmu przez larwy dorady (Sparus aurata) w warunkach laboratoryjnych, przeprowadzone przy użyciu szybkich kamer wideo. Wykorzystano zbiór danych dotyczących ponad 700 zdarzeń związanych z pozyskiwaniem pokarmu, aby zrozumieć problemy z chwytaniem zdobyczy podczas wzrostu osobników. Eksperymenty te pokazały, że zasysanie utrudnia raczej wielkość larwy, nie zaś jej wiek. Ponadto małe larwy mogą mniej skutecznie zdobywać pokarm, ale larwy o małej liczbie Reynoldsa pływają wolniej, przez co zmniejszają się ich szanse napotkania zdobyczy. Projekt SFHABILF pomoże lepiej zrozumieć wpływ zmian zachodzących w środowisku morskim w związku z globalnym ociepleniem na przeżywalność larw i trwałość społeczności ryb.
