Роботы-рыбы помогли ученым понять пользу плавания в стае

Плавая косяком, рыбы экономят энергию. Это удалось выяснить благодаря новой разработке ученых — рыбе-робота. Механизм представляет собой объемную фигуру в форме овала с мягким и подвижным хвостом, который имитирует движения живых рыбок. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Косяки рыб — очень динамичные социальные системы. Наши результаты объясняют, как рыбы могут получать прибыль от вихрей, создаваемых ближайшими соседями, при этом не нуждаясь в необходимости сохранять фиксированные расстояния друг от друга.

Рассказал соавтор исследования Иэн Кузин

Для визуализации процесса эксперимента, ученые закачивали маленькие пузырьки водорода в воду и подсвечивали их лазером. Затем в воду запускали пару механизированных рыб, которые плавали вместе. Метод продемонстрировал, что рыбы могут использовать потоки, которые создали соседние особи, для тяги и ускорения.

Проще говоря, рыба, плывущая первой, влияет на гидродинамику следующей за ней рыбы. Энергия, которая была потрачена второй рыбой, определяется задержкой во времени между их ударами хвостов и ее расстоянием до первой. Вторая рыба должна согласовывать биение своего хвоста с биением хвоста лидера, но с некоторым запаздыванием. Когда рыбы плывут вплотную друг за другом, наиболее энергетически эффективным способом является полная синхронизация. С увеличением расстояния рыбы делают все большую задержку удара хвостом относительно первопроходца.

Авторы назвали это «фазовой синхронизацией вихрей».