Para peneliti memberi peringkat sekolah ikan 'paling pintar' dalam hal formasi perjalanan – Sains Terkini

Konser gerakan yang terkenal dengan sekolah ikan bukan hanya tampilan rumit dari renang yang disinkronkan. Gerakan kolektif telepati mereka yang tampaknya merupakan bagian dari strategi yang telah teruji untuk meningkatkan peluang kelompok untuk bertahan hidup secara keseluruhan, dari pertahanan melawan pemangsa hingga pencarian makanan dan perkawinan.

Sebuah studi yang dipublikasikan di Ulasan Fisik X menawarkan rincian baru yang menunjukkan bagaimana aliran air yang diciptakan oleh kelompok ikan tertentu dapat memberi manfaat bagi masing-masing anggota dengan cara lain – secara hidrodinamik.

Sebuah tim peneliti dari New Jersey Institute of Technology (NJIT) dan New York University (NYU) telah memamerkan model matematika baru yang mampu menentukan formasi apa yang memberi perenang sekolah keuntungan terbesar dalam hal efisiensi dan kecepatan energi, terutama jika dibandingkan dengan ikan tanpa sekolah.

Para peneliti mengatakan penelitian ini menawarkan gambaran fisik yang menggambarkan bagaimana perenang di sekolah ikan dipengaruhi melalui koneksi konstan antara sayap mengepak setiap perenang dan pusaran aliran persisten yang dihasilkan oleh kolektif.

"Ada banyak literatur ilmiah yang berfokus pada dinamika sekolah ikan dan interaksi sosial yang membentuk mereka, seperti kebutuhan untuk mengambil formasi untuk menghindari predator, misalnya," kata Anand Oza, asisten profesor di Departemen Matematika NJIT. dan salah satu penulis penelitian. "Namun, yang sering diabaikan adalah dinamika fluida … 'bisakah aliran fluida benar-benar memengaruhi struktur sekolah?'. Yang menarik bagi saya adalah bahwa dengan penelitian ini sekarang kita dapat secara kuantitatif menunjukkan bagaimana hidrodinamika dapat membantu atau bahkan menghambat sekolah . "

Tim memeriksa empat jenis formasi sekolah ikan yang umum bergerak: formasi in-line, formasi "phalanx" file tunggal, formasi "kisi" persegi panjang; dan formasi kisi berlian.

Dengan menerapkan data eksperimental dari studi sebelumnya yang dilakukan di NYU ke model mereka, tim menangkap berbagai interaksi hidrodinamik halus yang terjadi dalam berbagai sekolah ikan, menunjukkan berapa banyak energi yang diberikan oleh masing-masing ikan dari gerakan mengepak saat mereka berenang dalam formasi mereka. Model tim juga melacak kekuatan karena pusaran kecil seperti pusaran yang ditumpahkan perenang dengan setiap pukulan, menunjukkan seberapa banyak ikan didorong oleh aliran pusaran yang dihasilkan oleh teman sekolah mereka.

Secara keseluruhan, simulasi komputer tim mengungkapkan bahwa sekolah-sekolah yang dibentuk dalam garis tunggal (phalanx) menerima kecepatan marjinal dan penghematan energi dibandingkan perenang soliter, sementara formasi kisi in-line dan persegi panjang menawarkan peningkatan yang substansial. Namun, tim mengamati bahwa ikan yang diorganisasikan dalam formasi kisi berlian menerima keuntungan hidrodinamik terbesar.

"Menemukan bahwa pembentukan berlian adalah yang terbaik sama sekali tidak mengejutkan, tetapi yang kami pelajari adalah bahwa semua berlian tidak sama … geometri itu penting. Secara umum, semakin tipis pembentukan berlian, semakin baik kinerjanya," jelas Oza.

Oza sekarang mengatakan tim mereka berharap untuk mengembangkan model mereka lebih lanjut untuk mempelajari dinamika yang sama dalam kawanan burung. Hasilnya bisa memiliki aplikasi rekayasa dalam pemanenan energi dan tenaga penggerak, mungkin dengan cara yang mungkin berguna untuk mengembangkan ladang angin yang lebih efisien.

"Kami perlu memvalidasi model kami lebih lanjut dan melakukan lebih banyak tes, tetapi idealnya saya bisa melihat model yang serupa secara konseptual yang digunakan untuk membantu menentukan bagaimana mengatur turbin angin bersama untuk mendapatkan output energi terbaik," kata Oza. "Kami juga ingin menggunakan model ini untuk melihat bagaimana vortisitas dan ingatan yang dimediasi cairan dapat mempengaruhi perilaku kolektif sekolah dan kawanan yang padat atau tidak teratur. Itu adalah harapan yang menarik yang belum banyak dieksplorasi."

Referensi:

Material disediakan oleh Institut Teknologi New Jersey. Asli ditulis oleh Jesse Jenkins. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.