Wissenschaftler haben einen Roboter entwickelt, mit dessen Hilfe herausgefunden werden kann, wie und warum Fische in Schulen schwimmen

Mithilfe biomimetischer fischähnlicher Roboter haben Forscher herausgefunden, dass sich Fische darin bewegen

Schule, kann Whirlpools nutzen,geschaffen von denen, die vorne sind. Es stellte sich heraus, dass die Roboter hydrodynamischen Nutzen von ihrem nächsten Nachbarn in der Schule ziehen, unabhängig davon, wo sie sich befinden. Dies geschieht aufgrund der „Wirbelphasenanpassung“-Strategie. Diese Verhaltensregel von Fischen in einem Schwarm war bisher unbekannt. 

Energie sparen

„Fischschwärme sind sehr dynamischSysteme “, erklärt der leitende Studienautor Ian Cousin. "Unsere Ergebnisse erklären, wie Fische von den Wirbeln ihrer nächsten Nachbarn profitieren können, ohne feste Abstände voneinander einhalten zu müssen."

Um die Frage zu beantworten, können Fische sparenEnergie, schwimmen mit anderen Fischen, ist es notwendig, seinen Energieverbrauch zu messen. Dies mit frei schwimmenden Fischen genau zu tun, ist nicht möglich, und frühere Forschungen haben versucht, diese Frage mit theoretischen Modellen und Vorhersagen zu beantworten.

Roboterlösung

Neue Forschungen haben dies jedoch überwundenBarriere für experimentelle Tests. Forscher haben einen dreidimensionalen Roboterfisch mit einer weichen Schwanzflosse entwickelt, der genau schwimmt und die Bewegungen eines echten Fisches nachahmt. Im Gegensatz zu ihren lebenden Kollegen können Sie mit Robotern den Energieverbrauch beim gemeinsamen Schwimmen direkt und nicht allein messen.

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In über 10.000 Tests testeten sie den Roboterfisch in jeder möglichen Position relativ zum Anführer und verglichen dann den Energieverbrauch mit dem alleinigen Schwimmen.

"Vortex-Phasenanpassung"

Die Ergebnisse zeigten einen deutlichen Unterschied inStromverbrauch von Robotern, die alleine schwammen, und Robotern, die paarweise schwammen. Sie fanden heraus, dass der Grund dafür ist, wie der Fisch vorne die Hydrodynamik des Fisches hinten beeinflusst. Der Energieverbrauch eines stalkenden Fisches wird durch zwei Faktoren bestimmt. Es ist wichtig, ob sich der Follower-Fisch in der Nähe des Schulleiters oder weit dahinter befindet und wie der Follower seine Schwanztritte an die vom Leiter erzeugten Wirbel anpasst.

Es stellt sich heraus, dass das Geheimnis zum Energiesparen istsynchron. Das heißt, der nachfolgende Fisch muss den Rhythmus seines Schwanzes mit dem Rhythmus des Anführers mit einer bestimmten Zeitverzögerung basierend auf der räumlichen Position abstimmen. Die Forscher nannten diese Strategie "Wirbelphasenanpassung". Wenn sich die Anhänger dem Anführerfisch nähern, besteht der energetisch effektivste Weg, dies zu tun, darin, die Schwanztritte mit dem Anführer zu synchronisieren. Aber wenn die Anhänger zurückbleiben, müssen sie nicht mehr synchron sein und immer mehr hinter den Schwanzschlägen des Anführers zurückbleiben.

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