Моделирование плавающих рыб предполагает, что рыбы, естественно, предпочитают конкурировать, а не сотрудничать, во время плавания.

Важные новости

Имитация плавающей рыбы предполагает наличие рыбы могут, естественно, предпочесть соревноваться, а не сотрудничать — во время плавания» /></p>
<p> Пловцы с потоковым соединением самоорганизуются в устойчивые парные образования. Фото: <i></i> (2024 г.). DOI: 10.7554/eLife.96129.1 </p>
<p>Исследователи показали, как различные формы плавания могут экономить энергию рыб, и предполагают, что они меняют позиции только для экономии энергии группы, когда она находится под давлением.</p>
<p>Исследование опубликовано как Рецензируемый препринт в <i>eLife</i> описывается редакторами как имеющий фундаментальное значение, дающий новое представление о параметрах сохранения энергии у стайных рыб. Сила доказательств, подтверждающих наблюдения о динамике опережающих и отстающих рыб, считается убедительной.</p>
<p>«Считается, что взаимодействие потоков позволяет плавающим и летающим животным экономить энергию при движении группами, но измерить эту экономию энергии сложно», — говорит соавтор Сина Хейдари, постдокторант кафедры аэрокосмической и машиностроительной техники Университета Южная Калифорния, США.</p>
<p>«Хотя исследователи предложили механизмы, позволяющие экономить энергию в каждой отдельной конфигурации плавания, на сегодняшний день не проводилось сравнения эффективности различных конфигураций относительно друг друга».</p>
<p> р> <р>Чтобы решить эту проблему, исследователи использовали вычислительную модель, которая учитывала гидродинамические характеристики одиночных и парных плавающих рыб, представляя каждую рыбу как свободно плавающее подводное крыло, испытывающее колебания на передней кромке. Затем модель была использована для анализа того, как взаимодействия потоков заставляют плавающих плавать в одном направлении к самоорганизации.</p>
<p>Когда рыбы в косяке движутся «синфазно», их движения синхронизируются так, что кажется, что они движутся как единое целое. Когда стайные рыбы движутся «в противофазе», их движения не синхронизированы, создавая волнообразную структуру внутри косяка, где движение каждой рыбы уравновешивается движением другой. Обе схемы были предложены для эффективного плавания в зависимости от условий окружающей среды.</p>
<p>Команда обнаружила, что когда косяки рыб самоорганизуются в бок о бок и машут крыльями в фазе, они поровну распределяют гидродинамические преимущества. Однако, вопреки некоторым предыдущим отчетам, они обнаружили, что когда рыбы машут крыльями в противофазе, это увеличивает потребность в энергии до более высокого уровня, чем если бы они плавали в одиночку.</p>
<p>Напротив, в тандеме В формациях (линейных или диагональных), где есть лидер и ведомый, гидродинамические преимущества полностью получает ведомый.</p>
<p>Моделируя динамику потока в различных пластах, модель предоставляет информацию, которую можно применять в качестве инструмента прогнозирования как к данным моделирования, так и к экспериментальным данным. Действительно, команда использовала этот подход, чтобы объяснить механизмы, приводящие к рассеянию в больших группах пловцов-инлайн, и предсказать, когда след ведущей группы пловцов не приносит энергетической пользы рыбам, которые следуют за ними.</p>
<p>Они обнаружили, что по мере увеличения числа пловцов, расположенные бок о бок формирования остаются устойчивыми, но рядные построения становятся нестабильными, если число пловцов превышает критическое.</p>
<p>Моделирование вместе с данными предыдущих экспериментов также намекает на интригующую связь между физикой потоков и социальными чертами, такими как жадность и сотрудничество. Эксперименты показали, что, когда рыбе приходится поддерживать высокую скорость плавания, по мере увеличения скорости рыбы перестраиваются в ряд бок о бок.</p>
<p>Это исследование показало, что сближение бок о бок обеспечивает наиболее справедливое распределение. усилий, что позволяет предположить, что рыбы вынуждены сотрудничать, когда им бросает вызов сильное фоновое течение.</p>
<p>В отсутствие этой проблемы они позиционируют себя в пространстве так, как им заблагорассудится, не уделяя особого внимания равному распределению гидродинамических выгод. Действительно, в тандемных рядах образующиеся потоки создают серьезные препятствия для присоединения дополнительных пловцов к тросу вниз по течению.</p>
<p>«Мы могли бы назвать эти образования жадными, не оставляющими в окружающей среде ресурсов для пловцов», — говорит соавтор исследования Хаотянь Ханг, доктор философии. кандидат кафедры аэрокосмической и машиностроительной техники Университета Южной Калифорнии. «Это, вместе с нашей интерпретацией того, что сотрудничество для достижения справедливого распределения гидродинамических выгод является вынужденным, а не врожденным, порождает интересную гипотезу: динамическое изменение положения членов внутри школы обусловлено жадностью и конкуренцией, а не сотрудничеством».</p >
<p><i>eLife</i>Редакторы журнала приходят к выводу, что это исследование дает захватывающее представление об энергетической связи в динамике группового плавания, но дальнейшее разъяснение относительно степеней свободы и диапазонов параметров в модели еще больше укрепит результаты.</p>
<p>«Понимание того, как Пространственное расположение особей внутри группы влияет на энергетические затраты на передвижение, дает представление об эволюции социальных структур, распределении ресурсов и приспособленности каждой особи, когда дело доходит до добывания пищи, спаривания и уклонения от хищников», — говорит старший автор Ева Кансо, Зохраб А. Каприелян, научный сотрудник и профессор аэрокосмической и машиностроительной техники в Университете Южной Калифорнии.</p>
<p>«Его также можно использовать для разработки биоинженерных систем, таких как группы автономных роботизированных транспортных средств под водой или в полете, которые сотрудничают для достижения желаемой задачи наиболее эффективным способом».</p>
<p><strong>Дополнительная информация:</strong> Сина Хейдари и др., Сопоставление пространственных закономерностей с энергетическими Преимущества в группах пловцов, использующих поток-связанный поток, <i>eLife</i> (2024 г.). DOI: 10.7554/eLife.96129.1 </p>
<p><strong>Информация журнала:</strong> eLife </p>
<p> Предоставлено eLife </p>
</div></div><div class=

Новости сегодня

Последние новости