Naukowcy stworzyli robota, który pomógł dowiedzieć się, jak i dlaczego ryby pływają w szkołach

Korzystając z biomimetycznych robotów przypominających ryby, naukowcy odkryli, że ryby się przemieszczają

szkoła, możliwość korzystania z jacuzzi,stworzone przez tych, którzy są przed nami. Okazało się, że roboty czerpią korzyści hydrodynamiczne od najbliższego sąsiada w szkole, niezależnie od tego, gdzie się znajdują. Dzieje się tak dzięki strategii „dopasowania fazy wirowej”. Ta zasada zachowania ryb w ławicy była wcześniej nieznana. 

Oszczędzanie energii

„Ławice ryb są bardzo dynamiczne społeczniesystemy ”- wyjaśnia starszy autor badania, Ian Cousin. „Nasze wyniki wyjaśniają, w jaki sposób ryby mogą czerpać korzyści z wirów wytwarzanych przez ich najbliższych sąsiadów bez konieczności utrzymywania stałych odległości od siebie”.

Aby odpowiedzieć na pytanie, czy ryby mogą uratowaćenergii, pływania z innymi rybami, konieczne jest zmierzenie jej wydatku energetycznego. Dokładne zrobienie tego w przypadku wolno pływających ryb nie jest możliwe, a wcześniejsze badania próbowały odpowiedzieć na to pytanie za pomocą modeli teoretycznych i prognoz.

Rozwiązanie zrobotyzowane

Nowe badania jednak to przezwyciężyłybariera dla testów eksperymentalnych. Naukowcy opracowali trójwymiarową rybę-robota z miękką płetwą ogonową, która pływa dokładnie jak prawdziwa ryba. Ale w przeciwieństwie do swoich żyjących kuzynów, roboty pozwalają bezpośrednio mierzyć zużycie energii związane z pływaniem razem, a nie samotnie.

Źródło

W ponad 10000 testów przetestowali rybę robota w każdej możliwej pozycji względem lidera, a następnie porównali zużycie energii z samym pływaniem.

Dopasowanie fazy wiru

Wyniki wykazały wyraźną różnicę wpobór mocy przez roboty pływające samotnie i roboty pływające w parach. Odkryli, że przyczyną tego jest wpływ ryby z przodu na hydrodynamikę ryby z tyłu. Energia konsumowana przez podchodzącą rybę zależy od dwóch czynników. Ma znaczenie, czy ryba obserwująca jest blisko lidera szkoły, czy daleko w tyle, i jak obserwujący dostosowuje swoje kopnięcia ogonem, aby wykorzystać wiry stworzone przez lidera.

Okazuje się, że sekretem oszczędzania energii jestsynchronizacja. Oznacza to, że ryba podążająca musi dopasować rytm swojego ogona do rytmu lidera z pewnym opóźnieniem czasowym zależnym od położenia przestrzennego. Naukowcy nazwali tę strategię „dopasowaniem faz wirowych”. Kiedy popychający są blisko ryby przyponowej, najbardziej efektywnym energetycznie sposobem na to jest zsynchronizowanie kopnięć ogonem z przyponem. Ale gdy zwolennicy pozostają w tyle, muszą stracić synchronizację, coraz bardziej pozostając w tyle za uderzeniami ogona lidera.

Czytaj także

Naukowcy dokładnie ustalili, w jaki sposób stres cieplny niszczy plemniki

Coroczna misja w Arktyce dobiegła końca, a dane są rozczarowujące. Co czeka ludzkość?

W 3. dniu choroby większość pacjentów z COVID-19 traci zmysł węchu i często cierpi na katar