Paljud vees elavad selgroogsed, sealhulgas kalad, kasutavad hüdrodünaamilisi stiimuleid vee takistuse või lähedal ujuvate loomade tuvastamiseks. Luukalad tajuvad hüdrodünaamilisi stiimuleid küljejoone kaudu. Kalade küljejoon puutub otse ümbritseva veega kokku läbi tundlike juuksekarva-sarnaste struktuuride, mida nimetatakse neuromastideks. Need mehhanoretseptorid asetsevad pikki kala pead ja keha külgi ning võivad jätkuda ka saba suunas. Küljejoone biofüüsikalised uuringud näitavad, et kalad suudavad tajuda lähedal asuva veekihi rõhku, voolukiirust ja kiirendust, samuti nende gradienti sagedusega 20 kuni 400 Hz. See võimaldab kaladel tajuda väikseid muutusi hüdrodünaamilises keskkonnas, filtreerides efektiivselt välja kalade enda tekitatud veeliikumise. Kalade liikumistsükkli jooksul tekib nende ümber vooluväli, mille põhjustab laineline liikumine vee väljatõrjumisest peaosas ja imemisest sabaosas. Tekitatud veevool sõltub oluliselt kalade ujumiskiirusest ja keha kujust. Hõõrdumise ja vedeliku viskoossete mõjude tulemusena kala kehapinnal, moodustub kala keha ümber õhuke kiht, mida nimetatakse piirikihiks. Varasemad uuringud näitavad, et kalade ümber olev piirikiht filtreerib hüdrodünaamilisi signaale piirkihi summutavate omaduste tõttu. Seega on piirikihi paksus oluline hüdrodünaamiliste signaalide analüüsimisel, mida kala kehapinnal tajutakse. Kalavoogude interaktsiooni uuringutes on olulisi uurimislünki nagu realistliku kala kehakuju tähtsus ümbritsevate voogude tekitamisel, puuduvad mõõdetavate arvutuslike vedelike dünaamika uuringud, eksperimentaalsete metaandmete puudumine valideerimiseks ja füüsiliste suhete tunnustamine ruumiliselt jaotunud vooluväljade ning küljejoone organi vahel. Kõik need lüngad tekitavad ebapiisava arusaama sellest, kuidas kalad tajuvad hüdrodünaamilisi stiimuleid turbulentsetes tingimustes. Nende uurimislünkade lahendamiseks viidi selles töös läbi põhjalik eksperimentaalne analüüs, mõõtes vooluvälju erinevate statsionaarsete kalamakettide ümber. Samal ajal arendati välja numbrilised mudelid ja need kinnitati eksperimentaalsete andmetega, et uurida ruumiliselt jaotunud vooluvälju (nt kiirus, rõhk ja nihked) ja nende vastavust kala keha geomeetriale. Selle uurimise tulemused annavad ülevaate kalade hüdrodünaamilistest tajumisvõimetest, rikastades sellega teadlaste ja praktikute arusaama. Need paremad teadmised võivad olla abiks kalade ja voolu koostoime tähtsuse äratundmisel kalade käitumise mõjutamiseks ja uuenduslike jõgede majandamisstrateegiate väljatöötamiseke kalade kaitseks. Lisaks aitab see uurimus oluliselt kaasa ökoloogiakogukonnale, pakkudes avatud juurdepääsu nii eksperimentaalsetele andmetele kui ka välja töötatud numbrilistele mudelitele. Selle eesmärk on hõlbustada tulevasi teadusuuringuid, võimaldades teistel teadlastel ja uurijatel tugineda käesoleva uuringu tulemustele, neid valideerida ning võrrelda.

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus

Juhendajad: kaasprofessor tenuuris Jeffrey A. Tuhtan ja täisprofessor tenuuris Maarja Kruusmaa (Tallinna Tehnikaülikool) ning Dr. Stefan Hoerner (Alpide ülikool Grenoble'is)

Oponendid:

• Professor Costantino Manes (Torino Polütehnikum, Itaalia)
• Professor Cathrine Anna Wilson (Cardiffi ülikool, Suurbritannia)

Jälgi avalikku kaitsmist MS Teamsis

Meeting ID: 386 179 040 192 
Passcode: GRgYBg