De natuurkunde achter poepvormen: waarom wormenpoep er anders uitziet dan wombatpoep

3 dagen geleden 1

Wie aan een drol denkt, komt algauw uit bij de klassieke vorm: een spiraalvormig bergje, breed van onder, spits van boven. Maar er zijn uitzonderingen, schrijven twee Nederlandse natuurkundigen samen met een Franse collega in Nature Communications. Zeepierenpoep bijvoorbeeld – sliertige zandhoopjes die je bij eb in grote hoeveelheden op het strand kunt zien – zijn uniform qua opbouw, met bovenaan even grote lussen als onderaan. Die vorm blijkt afhankelijk van de poeprichting en van de zwaartekracht.

Het was Charles Darwin in hoogst eigen persoon die zich halverwege de negentiende eeuw al hardop vergaapte aan de vele hoopjes wormenpoep in het gazon achter zijn huis. Niet afkomstig van zeepieren maar van hun bekendere verwanten: regenwormen. Hij was zo gefascineerd door het fenomeen dat hij correspondenten wereldwijd vroeg om informatie over wormenpoep. De afbeeldingen die hij in zijn Wormenboek opnam van wormuitwerpselen uit India laten niets aan de verbeelding over. Kloeke torentjes, bovenaan net zo breed als onder.

De Nederlandse natuurkundigen hebben nu ontdekt hoe dat kan. Poep blijkt zich te houden aan de elastic rope coiling theory. Dat houdt in dat de vorm van de drol niet alleen wordt bepaald door de anatomie van het producerende lijf (denk aan lengte van de darmen of de werking van de kringspier) maar ook door de elasticiteit van het eindproduct en door de zwaartekracht. Die zwaartekracht blijkt aanvankelijk leidend, maar naarmate de drol zich opbouwt en de afstand tussen anus en feces afneemt, verschuift de balans en wordt de elasticiteit belangrijker – met steeds kleinere spiralen als gevolg, tonen de onderzoekers aan de hand van een formule aan.

De consistentie van kikkererwtendeeg

Maar bij wormen speelt die zwaartekracht niet: zij poepen namelijk omhoog, vanuit de grond steeds hoger de lucht in. In die ‘antigravitationele’ hoop is de elasticiteit dus van meet af aan al de doorslaggevende factor, met een toren van uniforme breedte als gevolg.
Voor de zekerheid testten de natuurkundigen hun bevindingen ook nog met andere vormen van ‘elastisch touw’, zoals gekookte spaghettislierten, noedels en kikkererwtendeeg (dat qua consistentie sterk lijkt op het zand in de wormenpoep). Steeds weer was de conclusie hetzelfde: onder invloed van de zwaartekracht ontstonden taps toelopende hoopjes, zonder die invloed bleef de diameter van de spiralen constant.

Uiteraard is de spiraalvorm niet de enige poepvorm in de natuur: denk aan waterige meeuwenflatsen en ronde konijnenkeutels. Beroemd zijn ook de vierkante wombatkubusjes – prijswinnend natuurkundig onderzoek toonde eerder al aan dat daar de wisselend elastische eigenschappen van de darmwand doorslaggevend zijn. Het huidige onderzoek onderstreept nogmaals dat fysici een belangrijke rol kunnen spelen in de poepwetenschap, ofwel de scatologie.

Of zoals de onderzoekers zelf in een begeleidend persbericht schrijven: „Evolutie ontwerpt geen uitwerpselen; dat doet de natuurkunde.”