Фото из источника: Naked Science
Секрет эффективности косяков
Наблюдая за природой, мы видим, что многие виды рыб объединяются в многочисленные косяки, двигаясь удивительно синхронно. Такое поведение даёт им несколько преимуществ: повышает безопасность от хищников, облегчает поиск партнёра для размножения и, что особенно важно, снижает затраты энергии на плавание. Долгое время считалось, что совместное движение в группе позволяет экономить силы, но прямое измерение этих затрат у живой рыбы в естественных условиях было невозможно. Этот пробел в знаниях заполнило недавнее исследование с использованием биомиметических роботов.
Эксперимент с роботами-имитаторами
Учёные из Института поведения животных Общества Макса Планка решили подойти к вопросу с технической стороны. Поскольку измерить энергопотребление свободно плавающей в стае живой рыбы крайне сложно, а предыдущие работы опирались лишь на теоретические и компьютерные модели, команда разработала специальных роботов-рыб. Эти устройства оснащены мягкими хвостами, которые точно воспроизводят волнообразные движения настоящих рыб. Использование роботизированных моделей позволило с высокой точностью контролировать условия эксперимента и проводить необходимые замеры.
Тысячи заплывов для одного вывода
В ходе исследования роботы плавали как поодиночке, так и в паре, меняя взаимное положение и дистанцию между собой. Чтобы визуализировать и проанализировать гидродинамические процессы, учёные наполнили воду мельчайшими газовыми пузырьками и подсветили их лазером. Методика позволила детально изучить потоки воды вокруг «рыб». Всего было проведено более 10 тысяч контрольных заплывов. Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, оказались однозначными: когда роботы двигались вместе, ведомому агенту требовалось существенно меньше энергии для поддержания скорости. Это стало первым прямым экспериментальным подтверждением того, что плавание в стае действительно экономит силы, что и является одной из ключевых причин такого распространённого в природе поведения.