Istraživači sa Univerziteta Tohoku razvili su model koji simulira kretanje peraja ribljeg repa. Model otkriva osnovne mehanizme iza uobičajenog fenomena kod riba: kako one sinhronizuju kretanje svojih repnih peraja, vozeći se nastalim vrtlozima koji su stvoreni, čime štede energiju.
Detalji istraživanja objavljeni su u časopisu Fizika tečnosti 2. novembra 2023. godine, gde je izabrano kao istaknuti članak.
„Dugogodišnja hipoteza o ribama koje plivaju je da one iskorišćavaju vrtložni tok koji stvaraju druge ribe da uštede energiju“, objašnjava Susumu Ito. „Oni rade u tandemu kako bi iskoristili obrnutu Karmanovu vrtložnu ulicu i prilagodili svoja repna peraja u skladu s tim.“
U dinamici fluida, Karmanov vrtlog je vrtložna strujanja koja se formiraju iza objekta koji se kreće kroz fluid. U obrnutoj verziji, vrtlozi imaju suprotan smer rotacije.
Da bi razjasnili više o ovoj mehanici, istraživači su razvili jedinstveni teorijski model koji razmatra ne samo redovne pokrete pokretane mišića i uticaj vodenih sila, već i prirodne varijacije, poput fizioloških faktora, koji mogu uticati na kretanje riba. Ovo je omogućilo modelu da detaljnije oponaša način na koji ribe prirodno koordiniraju svoje akcije.
Nakon izvođenja numeričkih simulacija, Ito i njegov tim su uspeli da ponove sinhronizaciju repnih peraja i pokažu da to rezultira značajnim smanjenjem disipacije energije za par riba na udaljenostima manjim od polovine dužine tela. Međutim, rezultati takođe sugerišu da tipično vreme kretanja peraja između dve ribe ne vodi do najoptimalnijeg načina za očuvanje energije.
Pored toga, model je reprodukovao neka osnovna svojstva solo plivanja, kao što je odnos između brzine plivanja i frekvencije udara repom. Model se takođe primenjuje na različite vrste riba koje plivaju karangiformnim ili subkarangiformnim stilom, kao što su šuri, pastrmka, losos, šaran i zlatna ribica.
„Osvetlili smo dinamiku sinhronizacije u biološkim vrstama, koja se može primeniti i na druga živa bića kao što su ptice, životinje, bakterije, pa čak i jednoćelijski eukarioti“, dodaje Ito. „Prednosti se protežu i na robotiku; otkriće bi moglo pomoći u pronalaženju novih strategija za uštedu energije za grupe dronova koji se kreću u koordinaciji.“
