Net pusę amžiaus vyravusi nuomonė, kad žuvys plaukdamos rombo formacija taupo energiją, buvo laikoma neabejotina tiesa. Vis dėlto naujas tyrimas, atliktas Prinstono ir Harvardo universitetuose, parodė visai ką kita.
Tyrimo metodika ir rezultatai
Pasitelkę pažangią trimatę judesių sekimo technologiją, mokslininkai išanalizavo, kaip žuvys iš tiesų juda būdamos būryje. Tyrimo metu buvo stebimos šešios „giant danios“ rūšies žuvys, kurios ilgą laiką plaukiojo tvenkinyje su nuolat cirkuliuojančia vandens srove. Buvo naudojama moderni kompiuterinės regos programa, kuri ne tik sekė žuvų judėjimą, bet ir pateikė trimatį jų išsidėstymo vaizdą.
Paaiškėjo, kad žuvys itin retai renkasi plaukti rombo forma. Vietoje to jos dažniausiai juda vadinamojoje kopėčių formacijoje, tai reiškia, kad jos išsidėsto ne vienoje horizontalioje linijoje, o keliais sluoksniais, tarsi laiptai ar kopėčios. Tokia struktūra leidžia žuvims išvengti stiprios srovės, kurią sukuria pirmoje rikiuotės vietoje plaukiantis individas.
Kopėčių formacijos pranašumai
Tyrimo vadovė profesorė Radhika Nagpal iš Prinstono universiteto kartu su kolegomis padarė svarbią išvadą, kopėčių formacija yra ne tik energiją taupanti, bet ir žuvims žymiai patogesnė, nes joms nereikia tobulai derinti savo judesių tarpusavyje. Tokia plaukimo tvarka suteikia daugiau laisvės ir leidžia išlaikyti nuoseklią pažangą vandenyje.
Kodėl rombo teorija buvo klaidinga?
1970 metais mokslininkai, remdamiesi dvimačiais stebėjimais, iškėlė teoriją, kad rombas yra pats efektyviausias išsidėstymas hidrodinamikos požiūriu. Žuvys esą galėjo išnaudoti priekyje plaukiančios žuvies sukurtą bangą ir taip sumažinti pasipriešinimą. Tačiau dabar paaiškėjo, kad šie modeliai buvo pernelyg supaprastinti, nes neatsižvelgė į trimatį judėjimą.
Pasak tyrimo bendraautoriaus Hungtango Ko, kiekviena žuvis, judėdama vandenyje, sukuria savotišką reaktyvinę srovę į galą. Jei kita žuvis plaukia tiesiai už jos, ji patenka į tą srovę, o tai gali ne padėti, o trukdyti. Kopėčių formacija šį neigiamą poveikį sumažina, nes leidžia išlaikyti pakankamą atstumą vertikaliai ar įstrižai, taip išvengiant srovių konflikto.
Praktinė reikšmė: robotai, įkvėpti gamtos
Šio tyrimo rezultatai įdomūs ne tik biologams, bet ir inžinieriams. Mokslininkai tiki, kad žuvų elgesys gali būti pritaikytas kuriant robotus, galinčius veikti vandenyje spiečiaus principu. Tokie autonominiai robotai ateityje galėtų būti naudojami stebint koralinius rifus, valant teršalus ar vykdant paieškos ir gelbėjimo darbus. Robotų spiečiai, judantys kaip žuvų būrys, galėtų ne tik efektyviai taupyti energiją, bet ir prisitaikyti prie sudėtingos aplinkos.
Šis tyrimas keičia mūsų supratimą apie natūralius gyvūnų judėjimo dėsnius. Ilgą laiką laikytos aksiomos kartais subliūkšta susidūrus su pažangesne technologija ir tiksliais stebėjimais. Nors rombo formacija buvo laikoma idealiu pavyzdžiu, tikrovė parodė, kad gamta dažnai pasirenka lankstesnius, efektyvesnius ir mažiau „matematiškus“ sprendimus.