El concierto de movimiento por el que son famosos los bancos de peces no es simplemente una exhibición elaborada de natación sincronizada. Su movimiento colectivo aparentemente telepático es parte de una estrategia probada en el tiempo para mejorar las posibilidades de supervivencia del grupo en su conjunto. desde la defensa contra los depredadores hasta la búsqueda de alimentos y el apareamiento.

Un estudio publicado en Revisión física X ofrece nuevos detalles que muestran cómo los flujos acuáticos creados por ciertos bancos de peces pueden beneficiar a cada uno de sus miembros individuales de otra manera, hidrodinámicamente.

Un equipo de investigación del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey (NJIT) y la Universidad de Nueva York (NYU) ha presentado un nuevo modelo matemático capaz de determinar qué formaciones dan a los nadadores de una escuela la mayor ventaja cuando se trata de eficiencia energética y velocidades. particularmente en comparación con los peces sin cardúmenes.

Los investigadores dicen que el estudio ofrece una imagen física que ilustra cómo los nadadores en los bancos de peces se ven influenciados por la conexión constante entre el aleteo de cada nadador y los vórtices de flujo persistentes generados por el colectivo.

"Hay mucha literatura científica que se ha centrado en la dinámica de los bancos de peces y las interacciones sociales que les dan forma, como la necesidad de tomar formaciones para evitar depredadores, por ejemplo, "dijo Anand Oza, profesor asistente en el Departamento de Matemáticas del NJIT y uno de los autores del estudio. "A menudo descuidado, sin embargo, ha sido la dinámica de fluidos ... '¿pueden los flujos de fluidos influir realmente en la estructura de las escuelas?'. Lo que encuentro emocionante es que con este estudio ahora podemos señalar cuantitativamente cómo la hidrodinámica puede ayudar o incluso obstaculizar una escuela ".

El equipo examinó cuatro tipos comunes de formación de bancos de peces en movimiento:formaciones en línea, formaciones de "falange" de una sola fila, formaciones rectangulares de "celosía"; y formaciones de celosía de diamantes.

Al aplicar datos experimentales de estudios previos realizados en NYU a su modelo, el equipo capturó una variedad de interacciones hidrodinámicas sutiles que ocurren dentro de varios bancos de peces, mostrando cuánta energía fue ejercida por cada pez de sus movimientos de aleteo mientras nadaban dentro de su formación. El modelo del equipo también realizó un seguimiento de las fuerzas debido a los pequeños vórtices en forma de remolino que los nadadores arrojan con cada brazada. mostrando cuánto fueron propulsados ​​los peces por los flujos de vórtice generados por sus compañeros de escuela.

En general, Las simulaciones por computadora del equipo revelaron que las escuelas formadas en una sola línea transversal (falange) recibieron una velocidad marginal y un ahorro de energía en comparación con los nadadores solitarios. mientras que las formaciones de celosía en línea y rectangulares ofrecieron mejoras sustanciales. Sin embargo, el equipo observó que los peces organizados en una formación de celosía de diamantes recibieron la mayor ventaja hidrodinámica.

"Descubrir que la formación de diamantes es la mejor no fue del todo sorprendente, pero lo que aprendimos es que no todos los diamantes son iguales ... la geometría sí importa. Generalmente, cuanto más fina es la formación de diamantes, cuanto mejor sea el rendimiento, "explicó Oza.

Oza ahora dice que su equipo espera desarrollar más su modelo para estudiar dinámicas similares en bandadas de aves. Los resultados podrían tener aplicaciones de ingeniería en la recolección de energía y la propulsión, quizás de formas que puedan ser útiles para desarrollar parques eólicos más eficientes.

"Necesitamos validar más nuestro modelo y realizar más pruebas, pero idealmente podría ver modelos conceptualmente similares utilizados para ayudar a determinar cómo organizar las turbinas eólicas juntas para obtener la mejor producción de energía, ", dijo Oza." También nos gustaría usar este modelo para ver cómo los vórtices y la memoria mediada por fluidos pueden influir en el comportamiento colectivo de escuelas y bandadas densamente pobladas o desordenadas. Esa es una mirada hacia el futuro emocionante que no se ha explorado mucho ".