Ciclistas se aproveitam de formações competições: inspiração para novas tecnologias

No fim de semana dos Jogos Olímpicos, é possível ver 💶 grupos de ciclistas se aproximando perigosamente um do outro 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 água turbulenta. Peixes nadando 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 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 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 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 💶 um peixe."

Peixes escolares gastam menos energia condições turbulentas

O time de Dr. Zhang estudou o comportamento de um peixe 💶 chamado de "giant danio", uma espécie pequena de peixe comumente encontrada creeks de água doce, tanto nadando sozinhos quanto 💶 um cardume. Eles descobriram que, condições altamente turbulentas, peixes nadando cardumes se aproximavam mais uns dos outros, 💶 permitindo que os peixes individuais reduzissem o esforço gasto energia até 79 por cento comparação com o 💶 esforço de um nadador sozinho.

Eles também descobriram que peixes nadando sozinhos gastavam 22 por cento mais esforço nadando um 💶 fluxo turbulento do que um fluxo suave com nenhum vórtice. Em comparação, peixes nadando cardumes exerciam a mesma 💶 quantidade de esforço 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 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 cardumes pode significar a diferença entre a vida e a morte.

"Há algo realmente unificador sobre um 💶 princípio que ocorre 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 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."