Ciclistas se aproveitam de formações jogo de dama competições: inspiração para novas tecnologias

No fim de semana dos Jogos Olímpicos, é possível ver ♠ grupos de ciclistas se aproximando perigosamente um do outro jogo de dama uma estrada plana durante uma corrida. Essa formação, conhecida como ♠ pelotão, 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", ♠ disse Rui Ni, engenheiro na Universidade Johns Hopkins e um dos autores do novo estudo. "Quando o ambiente se torna ♠ mais difícil, você se agrupa."

As descobertas podem levar a uma melhor compreensão de como fatores externos que causam turbulência na ♠ água podem afetar populações de peixes. Isso pode também um dia inspirar novas tecnologias, como veículos aquáticos ou drones voadores, ♠ que são projetados para se mover jogo de dama grupos como uma forma de reduzir o consumo de energia.

Muitos animais participam do ♠ que os cientistas chamam de movimento coletivo

Insetos se reunem para acasalar de forma mais efetiva; aves voam jogo de dama bandos para ♠ navegação e defesa contra predadores. Mas cientistas debatem se atuar como um grupo reduz o esforço energético de cada indivíduo ♠ 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 ♠ experimental não era diferente da forma como os pesquisadores medem o consumo de energia de um atleta. "Se você quiser ♠ medir o consumo de oxigênio de um humano correndo jogo de dama um treadmill, então você coloca uma máscara na face do ♠ humano", disse Yangfan Zhang, um zoólogo na Harvard University que liderou o estudo. "Mas é muito difícil colocar uma máscara ♠ 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 ♠ princípio que ocorre jogo de dama toda a biologia", disse Dr. Zhang. "Podemos aprender muito da natureza."

Investigando os detalhes do benefício energético ♠ do cardume

No futuro, os pesquisadores esperam se concentrar nos detalhes mais finos do benefício energético que o cardume oferece, incluindo ♠ como tamanhos e espécies diferentes de peixes podem alterar os resultados, e como a turbulência dentro de um cardume de ♠ peixes se compara com a do ambiente externo.

Um novo evento olímpico?

Talvez, brincou Dr. Hedrick, esses resultados um dia inspirem um ♠ novo evento nos Jogos Olímpicos: natação jogo de dama equipe, na qual os competidores usam o rastro de uma pessoa ao lado ♠ deles para se mover mais eficientemente.

"Não fazemos isso", disse ele. "Temos belas faixas. Mas talvez a ciência possa abrir caminho ♠ para isso no futuro."