Hvordan hænger fisk og fugle sammen? Forskere finder, at svaret er en vågne med formål

Fisk og fugle kan bevæge sig i grupper, uden at skille eller kollidere, på grund af en nyopdaget dynamik:tilhængerne interagerer med kølvandet på lederne. Fundet giver ny indsigt i dyrs bevægelse og peger på potentielle måder at udnytte energi fra naturressourcer på, såsom floder eller vind.

"Luft- eller vandstrømme naturligt genereret under flyvning eller svømning kan forhindre kollisioner og adskillelser, tillader selv personer med forskellige flagrende bevægelser at rejse sammen, "forklarer Joel Newbolt, en doktorand i New York Universitys Institut for Fysik og hovedforfatteren af ​​forskningen, som vises i Procedurer fra National Academy of Sciences . "Især dette fænomen giver langsommere følgere mulighed for at følge med hurtigere flagrende ledere ved at surfe i kølvandet på dem. "

Mere generelt, undersøgelsen åbner muligheder for bedre at fange naturressourcer til at generere energi fra vind og vand.

"Mens vi i øjeblikket bruger vind og vand til at opfylde vores energibehov, vores arbejde tilbyder nye måder at udnytte dem mere effektivt, når vi søger nye metoder til at forbedre bæredygtig praksis, "bemærker Leif Ristroph, en af ​​papirets medforfattere og en assisterende professor i NYU's Courant Institute of Mathematical Sciences.

Det er velkendt, at dyr som fisk og fugle ofte rejser i grupper, men detaljerne i disse interaktioner i skoler og flokke er ikke fuldt ud forstået.

For at studere virkningerne af flappende bevægelser og flowinteraktioner på medlemmernes bevægelse i en gruppe, forskerne gennemførte en række eksperimenter i Courant Institute's Applied Math Lab. Her, de designede en robot "skole" med to hydrofoilbåde, som simulerer vinger og finner, der klapper op og ned og svømmer fremad. Hver folies flappende bevægelse blev drevet af en motor, mens de svømmende bevægelser fremad var frie og skyldes vandets tryk på folierne, når de klapper.

Forskerne, der også omfattede Jun Zhang, professor ved Courant Institute, NYU's Institut for Fysik, og NYU Shanghai, varierede hastigheden af ​​de flappende bevægelser til at repræsentere hurtigere og langsommere svømmere og flyvere.

Deres resultater viste, at et par folier med forskellige flappende bevægelser, som ville svømme eller flyve med forskellige hastigheder, når de var alene kan, faktisk, bevæge sig sammen uden at adskille eller kollidere på grund af følgerens interaktion med kølvandet, der er efterladt af lederen.

Specifikt, tilhængeren "surfer" på forskellige måder i kølvandet på lederen. Hvis den ligger bagud, følgeren oplever et "skub" fremad ved denne vågne; hvis det bevæger sig for hurtigt, imidlertid, en tilhænger "afvises" af lederens kølvandet.

"Disse mekanismer skaber et par 'søde pletter' for en tilhænger, når han sidder bag en leder, "observerer Zhang.