Robothalak segítségével vizsgálták a halrajokat

Robothalak segítségével vizsgálták a rajban úszó halak mozgását az Eötvös Loránd Tudományegyetem (ELTE) kutatói a Max Planck Állatviselkedéstani Intézet, a Konstanzi Egyetem és a Pekingi Egyetem tudósaival együttműködve. Az ELTE honlapján olvasható beszámoló szerint a rajban úszó halak jelenségét évszázadok óta vizsgálják a tudósok, de a régóta megválaszolásra váró kérdéshez meg kellett mérni a rajban úszó halak energiafelhasználását. Szabadon úszó halak esetén ezt eddig nem lehetett pontosan végrehajtani, ezért a korábbi tanulmányok inkább elméleti modellek és becslések segítségével igyekeztek megválaszolni a kérdést; Az MTI híre szerint az új kutatás segítségével azonban legyőzték ezt az akadályt.

A kutatók kifejlesztettek egy 3D robothalat, amelynek rugalmas farokúszója van, és olyan hullámzó mozgással úszik, mint egy valódi hal. A robothalak révén, élő társaikkal ellentétben, lehetővé válik, hogy a kutatók közvetlenül mérjék az együtt úszással járó energiafogyasztást, és összehasonlítsák azt a magányos úszáséval. Az eredményekről a Nature Communications tudományos folyóiratban számoltak be a kutatók.

Több mint 10 ezer mérést végeztek, minden lehetséges helyzetben tesztelték a követő halakat a vezetőkhöz képest, majd összehasonlították az energiafelhasználást az egyéni úszással. Ezek alapján kiderült, követő hal számára az úszáshoz szükséges energiabefektetést két tényező határozza meg: a vezető mögötti távolság, és a farokcsapások időzítése. Amikor pontosan egymás mellett úsznak, a két halnak a farokcsapásait egyszerre kell időzítenie a leginkább energiatakarékos úszáshoz. Ha viszont az egyik hal (a követő) kissé lemarad, a távolságától függő mértékben el kell térnie a vezető farokcsapásaitól. A feltárt módszert örvényfázis-egyeztetésnek nevezték el a kutatók.

A hidrodinamikai folyamatok megjelenítéséhez a kutatók apró hidrogénbuborékokat bocsátottak a vízbe, amelyeket lézerrel világítottak meg, ez a technika pedig láthatóvá tette a robotok úszó mozgása által létrehozott örvényeket. Az örvények a vezető halról leválnak és halhoz képest hátrafelé mozognak. A tudósok azt is vizsgálták, hogy a valódi halak használják-e az örvényfázis-egyeztetés stratégiáját az energiatakarékosság érdekében. A vizsgálat során együtt úszó aranyhalak testtartását mérték mesterséges intelligencia alapú elemzés alkalmazásával, és megállapították, hogy a természetes viselkedésük során kihasználják a halak ezt a stratégiát.

A kutatók egy egyszerű szabályt fedeztek fel a szomszédokkal való szinkronizálásra, amely lehetővé teszi a követők számára, hogy folyamatosan kihasználják a társaik által létrehozott örvényeket. A robotkísérletek előtt a kutatók nem tudták, hogy pontosan mire figyeljenek, és ezért ez a szabály eddig rejtve maradt.