עור הכריש לימד סירות ומטוסים להחליק על חריצים זעירים

העבירו יד על כריש מהחרטום אל הזנב והעור מחליק מתחת לאצבעות. העבירו אותה בכיוון ההפוך, והוא מרגיש כמו נייר זכוכית. את החספוס החד־כיווני הזה יוצר מעטה של קשקשים קטנים מכדי לראות, ואת הרעיון שמאחוריו כבר שאלו ליאכטות מרוצים, לסירות חתירה ולמטוסים.

עור שעשוי משיניים זעירות

הקשקשים האלה נקראים שיניות עור, וכך בדיוק הם נראים במיקרוסקופ: שורות של לוחיות זעירות בצורת שן, מונחות זו על זו, ועל כל אחת רכסים דקים שנמשכים מלפנים לאחור. אצל כריש מאקו, אחד השחיינים המהירים של הים הפתוח, אורכה של שינית אחת כ־150 מיקרומטר, בערך כגודל גרגר אבק, לפי Wyss Institute של אוניברסיטת Harvard. הכריש לבוש בהן מהחרטום ועד הזנב, וכולן פונות לאותו כיוון.

איך חריצים מרגיעים את המים

בשנות השמונים חיפשו מהנדסים ב־Langley Research Center של NASA דרכים לגרום למטוסים לשרוף פחות דלק. חלק גדול מהגרר שפועל על מטוס או על גוף סירה הוא חיכוך פני השטח: האוויר או המים מתחככים במשטח. הצוות ב־Langley גילה שמשטח מכוסה חריצים זעירים בצורת V, שמסודרים לאורך הזרימה ואינם, כלשון NASA, עמוקים משריטה, נתקל בפחות חיכוך ממשטח רגיל, משום שהחריצים מחליקים את השכבה הסוערת שצמודה למשטח. ב־NASA קראו להם riblets ותיארו אותם כמבוססים על בליטות דומות שבעור הכריש.

לחרוץ חריצים במטוס שלם זו עבודה קשה, ולכן מהנדסים בחברת 3M יצקו אותם ביריעת פלסטיק קלה עם גב דביק. היריעה הודבקה על סירת חתירה שבה זכה צוות מארצות הברית במדליית כסף אולימפית, וב־1987 על תחתית היאכטה Stars & Stripes, שזכתה בגביע אמריקה; מתאם התכנון שלה כינה את היריעה הנשק הסודי של הסירה. ב־NASA העריכו אז שהחריצים עשויים לחסוך למטוס 5 אחוזים מהדלק.

במה אנשים טועים לעיתים קרובות

הניחוש הטבעי הוא שהמשטח המהיר ביותר הוא החלק ביותר. עור הכריש אומר אחרת. ב־2012 תיארו שני חוקרים מ־Harvard בכתב העת Journal of Experimental Biology איך הצמידו חתיכות של עור כריש אמיתי לסנפיר רובוטי מתנופף. חתיכות גמישות ששיניות העור שלהן נשארו במקומן שחו בממוצע מהר יותר ב־12.3 אחוזים מאותו עור אחרי שלוטש עד שנעשה חלק.

הטעות השנייה היא לחשוב שכל בד מחורץ הוא עור כריש. אותו מחקר בדק בד של בגדי ים שנמכר כבד בהשראת הכריש, ולא מצא שיפור עקבי במהירות, ואילו יריעת חריצים מלאכותית, שהרכסים שלה מסודרים לאורך הזרימה, נתנה 7.2 אחוזים. גם הקשיחות שינתה: על לוח קשיח, דווקא העור המלוטש היה המהיר יותר. התועלת הופיעה רק כשהעור היה יכול להתכופף בזמן התנועה. מעטה הכריש הוא שיניים קטנות וקשות על גוף רך וגמיש, והשניים פועלים יחד.

• 150 מיקרומטר אורכה של שינית עור אחת של מאקו
• 12.3% מהר יותר עם עור כריש אמיתי על סנפיר גמיש מאשר עם עור מלוטש
• 7.2% מהר יותר עם יריעת חריצים מלאכותית, כשהרכסים לאורך הזרימה

איך יודעים את זה

ב־2014 המעבדה ב־Harvard הלכה צעד נוסף. הצוות סרק עור של מאקו בקרני רנטגן, בנה מודל ממוחשב של שינית אחת והדפיס בתלת־ממד אלפי עותקים שלה בשורות על יריעה גמישה, כל אחד מוגדל לכ־1.5 מילימטר. נדרשו חודשים עד שהשיניים הזעירות הפסיקו להישבר. במכל המים שחה העור המודפס מהר יותר ביותר מ־6 אחוזים מיריעה חלקה, וצרך כ־6 אחוזים פחות אנרגיה.

המכל הראה גם משהו שחריצים לבדם אינם מסבירים. שיניות העור עזרו למערבולת מים קטנה להיאחז לאורך הקצה הקדמי של היריעה הנעה, והמערבולת הזאת, כך אמרו החוקרים, עוזרת למשוך את הכריש קדימה. ייתכן אפוא שהעור עושה שתי עבודות בבת אחת: פחות גרר, ועוד משיכה קלה קדימה. את הראשונה המהנדסים כבר העתיקו. השנייה עדיין שייכת בעיקר לכריש.