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Ciclistas se aproveitam de formações jogo de dama competições: inspiração para novas tecnologias
No fim de semana dos Jogos OlĂmpicos, Ă© possĂvel ver â™ grupos de ciclistas se aproximando perigosamente um do outro jogo de dama uma estrada plana durante uma corrida. Essa formação, conhecida como â™ pelotĂŁo, permite que os ciclistas no meio mantenham a mesma velocidade que aqueles na periferia, mas com menos esforço.
Em junho, ♠um grupo de pesquisadores demonstrou que um efeito semelhante ocorre com peixes jogo de dama água turbulenta. Peixes nadando jogo de dama cardumes, perceberam, ♠gastam menos energia do que aqueles que viajam sozinhos. O estudo do grupo, publicado no journal PLOS Biology, é uma ♠das primeiras pesquisas a medir diretamente o impacto das turbulências na natação escolar de peixes.
"Em certa medida, isso faz sentido", â™ disse Rui Ni, engenheiro na Universidade Johns Hopkins e um dos autores do novo estudo. "Quando o ambiente se torna â™ mais difĂcil, vocĂŞ se agrupa."
As descobertas podem levar a uma melhor compreensĂŁo de como fatores externos que causam turbulĂŞncia na ♠água podem afetar populações de peixes. Isso pode tambĂ©m um dia inspirar novas tecnologias, como veĂculos aquáticos ou drones voadores, â™ que sĂŁo projetados para se mover jogo de dama grupos como uma forma de reduzir o consumo de energia.
Muitos animais participam do â™ que os cientistas chamam de movimento coletivo
Insetos se reunem para acasalar de forma mais efetiva; aves voam jogo de dama bandos para â™ navegação e defesa contra predadores. Mas cientistas debatem se atuar como um grupo reduz o esforço energĂ©tico de cada indivĂduo â™ ou o aumenta.
Os pesquisadores do novo estudo supuseram que os peixes dentro dos cardumes poderiam ser protegidos das pequenas torrentes, ♠ou vórtices, que criam turbulência aquática, e com essa proteção serem capazes de manter o ritmo com menos esforço.
Pesquisadores criam ♠"treadmill" d'água para estudar comportamento de peixes
Para testar essa ideia, o time construiu um "treadmill" d'água - criando um loop ♠fechado de água equipado com um propulsor para controlar a velocidade do fluxo da água, câmeras para registrar a posição ♠dos peixes no loop e um probador para medir o consumo de oxigênio à medida que os peixes nadam.
O setup â™ experimental nĂŁo era diferente da forma como os pesquisadores medem o consumo de energia de um atleta. "Se vocĂŞ quiser â™ medir o consumo de oxigĂŞnio de um humano correndo jogo de dama um treadmill, entĂŁo vocĂŞ coloca uma máscara na face do â™ humano", disse Yangfan Zhang, um zoĂłlogo na Harvard University que liderou o estudo. "Mas Ă© muito difĂcil colocar uma máscara â™ jogo de dama um peixe."
Peixes escolares gastam menos energia jogo de dama condições turbulentas
O time de Dr. Zhang estudou o comportamento de um peixe ♠chamado de "giant danio", uma espécie pequena de peixe comumente encontrada jogo de dama creeks de água doce, tanto nadando sozinhos quanto ♠jogo de dama um cardume. Eles descobriram que, jogo de dama condições altamente turbulentas, peixes nadando jogo de dama cardumes se aproximavam mais uns dos outros, ♠permitindo que os peixes individuais reduzissem o esforço gasto jogo de dama energia jogo de dama até 79 por cento jogo de dama comparação com o ♠esforço de um nadador sozinho.
Eles também descobriram que peixes nadando sozinhos gastavam 22 por cento mais esforço nadando jogo de dama um ♠fluxo turbulento do que jogo de dama um fluxo suave com nenhum vórtice. Em comparação, peixes nadando jogo de dama cardumes exerciam a mesma ♠quantidade de esforço jogo de dama qualquer condição.
Similaridades entre o comportamento coletivo de peixes e ciclistas
Existem muitas similaridades entre o comportamento coletivo ♠de cardumes de peixes e ciclistas pedalando jogo de dama um pelotão. Ambos os grupos viajam de forma mais eficiente se movendo ♠mais próximos um do outro. E os membros no meio obtêm uma vantagem energética sobre aqueles na periferia.
Mas não é ♠uma analogia perfeita, observou Dr. Ni. Embora o vento possa ser turbulento, eddies de ar não são a maior preocupação ♠para ciclistas de estrada. Em vez disso, é a presença de ventos cruzados, chegando de uma direção diferente do movimento ♠dos ciclistas.
Além disso, adicionou, "a penalidade evolucionária é muito mais severa do que a penalidade esportiva" - para peixes, a ♠decisão de nadar jogo de dama cardumes pode significar a diferença entre a vida e a morte.
"Há algo realmente unificador sobre um â™ princĂpio que ocorre jogo de dama toda a biologia", disse Dr. Zhang. "Podemos aprender muito da natureza."
Investigando os detalhes do benefĂcio energĂ©tico â™ do cardume
No futuro, os pesquisadores esperam se concentrar nos detalhes mais finos do benefĂcio energĂ©tico que o cardume oferece, incluindo â™ como tamanhos e espĂ©cies diferentes de peixes podem alterar os resultados, e como a turbulĂŞncia dentro de um cardume de â™ peixes se compara com a do ambiente externo.
Um novo evento olĂmpico?
Talvez, brincou Dr. Hedrick, esses resultados um dia inspirem um â™ novo evento nos Jogos OlĂmpicos: natação jogo de dama equipe, na qual os competidores usam o rastro de uma pessoa ao lado â™ deles para se mover mais eficientemente.
"NĂŁo fazemos isso", disse ele. "Temos belas faixas. Mas talvez a ciĂŞncia possa abrir caminho â™ para isso no futuro."