Al meer dan honderd jaar gebruiken wetenschappers een theorie om te beschrijven hoe de oppervlakte en het volume van een dier veranderen met de lichaamsgrootte. Nu hebben onderzoekers van de James Cook University (JCU) en de Universiteit van Massachusetts deze theorie bij haaien bevestigd, met behulp van geavanceerde 3D-modelleringstechnieken om een ​​van de meest iconische roofdieren van de oceaan te bestuderen.

"We ontdekten dat haaien vrijwel perfect de zogenaamde 'wet van tweederde schaling' volgen", zegt Joel Gayford, een promovendus aan de James Cook University en hoofdauteur van het onderzoek. "Deze wet helpt verklaren hoe dieren warmte, energie en zuurstof uitwisselen met hun omgeving - dus het was belangrijk om dit te bevestigen bij normale dieren, niet alleen bij cellen."

Het team werkte samen met computergrafisch kunstenaar Johnson Martin om 3D-scantechnologie met hoge resolutie te ontwikkelen om gedetailleerde digitale modellen van 54 haaiensoorten te maken.

Deze scans bieden onderzoekers nauwkeurige metingen van het oppervlak en volume, waardoor waardevolle inzichten worden verkregen in de manier waarop de lichaamsvorm de fysiologie beïnvloedt.

"Deze verhouding is cruciaal", zegt dr. Jody Rumer, hoogleraar mariene biologie aan de James Cook University en co-auteur van de studie. "Het is van fundamenteel belang voor dieren om te ademen, de lichaamstemperatuur te reguleren en afval te verwerken. Nu hebben we voor het eerst aangetoond dat dit werkt bij een dier dat zo complex en divers is als een haai."

Om deze regel rigoureus te testen, gebruikte het team fylogenetische regressieanalyse – een statistische methode die rekening houdt met evolutionaire relaties – en ontdekte dat het lichaamsoppervlak van haaien evenredig is met het volume tot de macht 0,64. Dit is slechts 3% lager dan de theoretische voorspelling van 0,67.

De allernieuwste 3D-modelleringstechnologie heeft bevestigd dat haaien de ‘wet van tweederde schaalvergroting’ vrijwel perfect volgen. Bron afbeelding: James Cook University

"Het is ongelooflijk", zei Rumer. "Dit suggereert dat haaien deze verhouding hebben ontwikkeld, misschien omdat het te duur was om ervan af te wijken, of omdat ze werden beperkt door vroege ontwikkeling."

Het team gelooft zelfs dat evolutionaire en ontwikkelingsbeperkingen kunnen verklaren waarom haaien uit enorm verschillende habitats en levensstijlen nog steeds dezelfde schaalregels volgen.

"Het veranderen van de manier waarop weefsel in het lichaam wordt verdeeld, kan aanzienlijke veranderingen vereisen tijdens de vroege embryonale ontwikkeling - wat duur is vanuit een energieperspectief," zei Gayford.

Belangrijk is dat deze bevindingen toepassingen in de echte wereld hebben. "De verhouding tussen oppervlakte en volume is een belangrijke input in vergelijkingen die worden gebruikt om te modelleren hoe dieren reageren op klimaatverandering, zoals hoe snel ze hun lichaamstemperatuur reguleren of hoe efficiënt ze zuurstof gebruiken. Nu kunnen we deze vergelijkingen met meer vertrouwen toepassen op haaien en andere grote dieren."

Deze studie benadrukt hoe moderne beeldvormingstechnologie – en enkele zeer geduldige digitale modellen – eeuwenoude biologische vragen kunnen beantwoorden.

Samengesteld uit /scitechdaily