Robothalak segítségével vizsgáltak halrajokat a tudósok

Tüskésmakrélák alkotta népes halraj

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. Kutatásuk eredményei bizonyították azt a korábbi feltevést, hogy a halak energiát spórolnak a rajban úszással.

Élethű robothalat fejlesztettek ki

Az ELTE honlapján olvasható beszámoló szerint a rajban úszó halak jelenségét évszázadok óta vizsgálják a tudósok, de a régóta megválaszolásra váró kérdés feltárásához meg kellett mérni a rajban úszó halak energiafelhasználását.

Szabadon úszó halak esetén ennek pontos végrehajtása eddig nem volt lehetséges,

ezért a korábbi tanulmányok inkább elméleti modellek és becslések segítségével igyekeztek megoldani a dilemmát.

Kékúszójú tonhalak raja Forrás:Malta Tourist Office

Mint írják, az új kutatás legyőzte ezt a kísérleti tesztelés előtt álló akadályt. A kutatók kifejlesztettek egy 3D robothalat, amelynek rugalmas farokúszója van, és olyan hullámzó mozgással úszik, mint egy valódi hal.

A robothalak ugyanakkor élő társaikkal ellentétben lehetővé teszik az együtt úszással járó energiafogyasztás közvetlen mérését

és a magányos úszással való összehasonlítását. A fejlesztéssel vizsgálhatóvá vált, hogy pontosan mennyi energiát használnak fel a halak az úszás során. A kutatásról szóló tanulmány a Nature Communications című tudományos lapban jelent meg október 26-án.

Megfejtették a rajhalak hidrodinamikai titkait

A kutatók a robothalak úszását párban és egyedül is vizsgálták. Több mint 10 ezer mérést végeztek, minden lehetséges helyzetben tesztelték a követő halakat a vezetőkhöz képest, majd összehasonlították az energiafelhasználást az egyéni úszással. Az eredmények egyértelmű különbséget mutattak.

A kutatók felfedezték, hogy az elülső halak befolyásolják a mögöttük lévő halak hidrodinamikáját.

Tüskésmakrélák alkotta népes halraj Forrás: Dynamic Global Network

A beszámoló szerint a követő hal számára az úszáshoz szükséges energiabefektetést két tényező határozza meg: a vezető mögötti távolság és a farokcsapások időzítése.

A vizsgálatból kiderült, hogy az energiatakarékosság elérésének titka a megfelelő időzítés.

Vagyis a követő halaknak az előttük úszó hal farokcsapásaihoz kell igazítaniuk saját mozgásukat a térbeli helyzet alapján meghatározott időeltolódással - ezt a stratégiát a kutatók "örvényfázis-egyeztetésnek" nevezték.

Sárga csattogóhalak raja Forrás: Live Science

"Amikor a követő a vezető hal mellett van, akkor a legtakarékosabb a farokcsapásokat megegyező időzítéssel szinkronizálni a vezetővel. De amikor a követők lemaradnak, el kell térniük az egyidejű mozgástól, és egyre nagyobb késéssel reagálni a vezető farokcsapásaira" - írják a beszámolóban.

Tudatos szinkronizálási stratégiát fedeztek fel a halak között

A vizsgálat eredményei magyarázatot adnak arra, hogy a halak hogyan profitálhatnak a közeli szomszédok által létrehozott örvényekből anélkül, hogy rögzített távolságot kellene tartaniuk egymástól. 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 vizualizáció azt is megmutatta, hogy a követő robotok ezeket az örvényeket különféle módon tudják hasznosítani.

Bronzcápák támadnak egy népes halrajra Forrás: imgur.com

A tudósok azt is vizsgálták, hogy a valódi halak használják-e az örvényfázis-egyeztetés stratégiáját az energiatakarékosság érdekében. A vizsgálat során

mesterséges intelligencia alapú elemzés alkalmazásával mérték együtt úszó aranyhalak testtartását,

és megállapították, hogy a természetes viselkedésük során használják a halak a stratégiát.

A halrajokban bonyolult csoportdinamika érvényesül Forrás: Futurity/Jean Wimmerlin

A cikk szerint 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 marad - írják.

(Forrás: MTI)