Owsianowski, Nils (2021) A computational approach of locomotion, energy demand and dispersal of the common comatulid crinoid Promachocrinus kerguelensis (Echinodermata) and its circum-Antarctic success. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

This study presents an analytical-numerical approach to analyse and evaluate the swimming performance and success of the common comatulid crinoid Promachocrinus kerguelensis in the Southern Ocean. The basis is a locomotion analysis performed on an idealised computational model, whose kinematics were derived from swimming individuals and their virtual shape from morphological measurements. Swimming speed and energy demand could be determined using analytical fluid mechanics and inverse dynamics. Their mutual dependencies resulted in the most energy-efficient locomotion, the Maximum Range Velocity (MRV). At a travel speed of ~3 cm s-1, P. kerguelensis requires about 12 cal h-1, while its daily metabolic requirement was determined to be ~3.5 cal day-1. The results from a migration model based on swimming performance, pelagic life phase as plankton, metabolism, food supply from Net Primary Production (NPP) as well as ocean and tidal currents are consistent with the areas where P. kerguelensis has been found so far.

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Ein computer-analytischer Ansatz zur Fortbewegung, zum Energiebedarf und zur Ausbreitung des comatulid Crinoiden Promachocrinus kerguelensis (Echinodermata) und seines zirkumantarktischen Erfolgs

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Diese Studie zeigt einen analytisch-numerischen Ansatz auf, um die Schwimmleistung und den Erfolg des Comatulid Crinoiden Promachocrinus kerguelensis im Südpolarmeer zu analysieren und zu bewerten. Grundlage ist eine auf einem idealisierten Berechnungsmodell basierende Lokomotionsanalyse, dessen Kinematik von schwimmenden Individuen und seine virtuelle Form aus morphologischen Messungen abgeleitet wurde. Schwimmgeschwindigkeit und Energiebedarf konnten mittels einer analytischen Strömungsmechanik und einer inversen Dynamik bestimmt werden. Aus deren gegenseitigen Abhängigkeiten ergibt sich die energieeffizienteste Fortbewegung, die Maximum Range Velocity (MRV). Bei einer Reisegeschwindigkeit von ~3 cm s-1 benötigt P. kerguelensis etwa 12 cal h-1, während der tägliche Grundbedarf bei ~3,5 cal day-1 liegt. Die Ergebnisse aus einem Migrationsmodell, welches auf Schwimmleistung, pelagischer Lebensphase als Plankton, energetischem Grundbedarf, Nahrungsvorkommen aus der Nettoprimärproduktion sowie den Meeres- und Gezeitenströmungen basiert, decken sich mit den Gebieten, an denen P. kerguelensis bisher gefunden wurde.

Item Type: Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords: Antarktis, Energetik, Fortbewegung, Haarsterne
Subjects: Science and mathematics > Life sciences, biology
Divisions: Faculty of Mathematics and Science > Department of Biology and Environmental Sciences (IBU)
Date Deposited: 11 Mar 2022 08:36
Last Modified: 11 Mar 2022 08:36
URI: https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/5360
URN: urn:nbn:de:gbv:715-oops-54413
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