Een team van onderzoekers heeft de beste regelingen voor het zwemmen van vissen in scholen geïdentificeerd - formaties die superieur zijn in termen van energiebesparing en tegelijkertijd de snelheid optimaliseren. zijn bevindingen, die in het journaal verschijnen Fysieke beoordeling X , wijzen op mogelijke nieuwe manieren om energieproducerende technologieën te verbeteren.

Het werk, uitgevoerd door onderzoekers van het Courant Institute of Mathematical Sciences van de New York University, bevestigt ook een lang gekoesterde overtuiging:vissen die in geordende groepen of formaties zwemmen, verbruiken minder energie en bewegen sneller dan wanneer ze alleen zwemmen.

"Dieren hebben een aantal interessante trucs bedacht die energie kunnen besparen en sneller kunnen bewegen, en dit gedrag kan zich vertalen in nieuwe energie-oogst- en voortstuwingsapparatuur, " zegt Leif Ristroph, een universitair hoofddocent aan het Courant Institute en een van de co-auteurs van het artikel. "Ons model zou kunnen informeren hoe dergelijke technologieën kunnen worden geoptimaliseerd."

Met behulp van een nieuw type wiskundig model, het team, waaronder ook Michael Shelley, een professor aan het Courant Instituut, en Anand Oza, een assistent-professor aan het New Jersey Institute of Technology, gericht op verschillende arrangementen van zwemmers om te zien welke de beste waren in termen van het besparen van de energie die nodig is om te zwemmen en het verbeteren van de zwemsnelheid voor de groep. Vooral, met behulp van computersimulaties, ze onderzochten hoe meerdere fladderende zwemmers draaikolken uitstoten, of wervelende stromen, en ook interactie met de vortexstromen die door anderen in de school worden geproduceerd.

In elke geteste schoolformatie, de groep zwemmers verbruikte minder energie en bewoog sneller dan solitaire zwemmers, met enkele opmerkelijke verschillen tussen deze regelingen:

• falanx arrangementen, waarin vissen naast elkaar staan, vertoonde bescheiden verbeteringen ten opzichte van een eenzame zwemmer;
• Tandem formaties, waarin vissen één voor één achter elkaar worden opgesteld, toonde nog meer verbetering ten opzichte van een eenzame zwemmer;
• Rechthoekige roosterformaties - die de falanx- en tandemformaties combineren, zodat elke vis direct stroomopwaarts buren heeft, stroomafwaarts en aan weerszijden - waren superieur aan zowel de tandem- als de falanxscholen;
• Diamantvormige roosters, waarin elke vis één directe bovenstroomse buur heeft en twee stroomopwaartse buren die enigszins naar elke kant zijn verplaatst, de grootste snelheden en grootste energiebesparingen opleverde, d.w.z. de best geteste formatie.

De onderzoekers merken op dat zowel de falanx- als diamantroosterformaties zijn waargenomen in visscholen, met kleinere scholen die de neiging hebben om een ​​falanx-formatie aan te nemen en grotere scholen die een diamantrooster kiezen.

"Door een wiskundig model te formuleren dat in staat is om veel zwemmers te hanteren die op elkaar inwerken via hun collectief gegenereerde stromen, we denken dat we concrete ondersteuning hebben geboden voor het idee dat scholende vissen baat kunnen hebben bij stromingsinteracties, " merkt Ristroph op. "We hopen dezelfde methoden ook toe te passen op andere gerelateerde problemen, bijvoorbeeld vliegende formaties van vogels."