Vissen en vogels kunnen in groepen bewegen, zonder te scheiden of te botsen, door een nieuw ontdekte dynamiek:de volgers reageren op het kielzog dat door de leiders is achtergelaten. De bevinding biedt nieuwe inzichten in de voortbeweging van dieren en wijst op mogelijke manieren om energie uit natuurlijke hulpbronnen te benutten, zoals rivieren of wind.

"Lucht- of waterstromen die van nature tijdens de vlucht of het zwemmen worden gegenereerd, kunnen botsingen en scheidingen voorkomen, waardoor zelfs individuen met verschillende fladderende bewegingen samen kunnen reizen, " legt Joel Newbolt uit, een promovendus aan de afdeling Natuurkunde van de New York University en de hoofdauteur van het onderzoek, die verschijnt in de Proceedings van de National Academy of Sciences . "Opmerkelijk, dit fenomeen stelt langzamere volgers in staat om sneller fladderende leiders bij te houden door in hun kielzog te surfen."

Breder, de studie opent mogelijkheden om natuurlijke hulpbronnen beter vast te leggen om energie op te wekken uit wind en water.

"Hoewel we momenteel wind en water gebruiken om in onze energiebehoeften te voorzien, ons werk biedt nieuwe manieren om deze efficiënter te benutten terwijl we op zoek zijn naar nieuwe methoden om duurzame praktijken te verbeteren, " merkt Leif Ristroph op, een van de co-auteurs van het artikel en een assistent-professor aan het Courant Institute of Mathematical Sciences van de NYU.

Het is bekend dat dieren zoals vissen en vogels vaak in groepen reizen, maar de details van deze interacties in scholen en koppels worden niet volledig begrepen.

Om de effecten van klapbewegingen en stromingsinteracties op de beweging van leden in een groep te bestuderen, de onderzoekers voerden een reeks experimenten uit in het Applied Math Lab van het Courant Instituut. Hier, ze ontwierpen een robotachtige "school" van twee draagvleugelboten, die vleugels en vinnen simuleren, die op en neer fladderen en vooruit zwemmen. De klapperende beweging van elke folie werd aangedreven door een motor, terwijl de voorwaartse zwembewegingen vrij waren en het gevolg zijn van de druk van het water op de folies terwijl ze flapperen.

De onderzoekers, die ook Jun Zhang omvatte, een professor aan het Courant Instituut, NYU's afdeling natuurkunde, en NYU Shanghai, varieerde de snelheid van de fladderende bewegingen om snellere en langzamere zwemmers en vliegers weer te geven.

Hun resultaten toonden aan dat een paar folies met verschillende klapbewegingen, die alleen zou zwemmen of vliegen met verschillende snelheden, kan, in feite, samen bewegen zonder te scheiden of te botsen vanwege de interactie van de volger met het kielzog dat door de leider is achtergelaten.

specifiek, de volger "surft" op verschillende manieren op het kielzog dat door de leider is achtergelaten. Als je achterop loopt, de volger ervaart een "push" voorwaarts door dit kielzog; als het te snel gaat, echter, een volgeling wordt "afgestoten" door het kielzog van de leider.

"Deze mechanismen creëren een paar 'sweet spots' voor een volger wanneer hij achter een leider zit, " merkt Zhang op.