Los peces nadan en formaciones de "escalera" tridimensionales, no como rombos planos
Durante 50 años, los científicos creyeron que los bancos de peces ahorrarían la mayor cantidad de energía al nadar en formaciones planas de rombo. Recientemente, un equipo de investigadores de Princeton y Harvard realizó un experimento para comprobar esta suposición.
Resulta que, contrariamente a lo que predijeron los modelos, los peces no nadan en rombos. Nadan en un patrón dinámico que los investigadores llaman escalera, donde se escalonan en tres dimensiones como un escalón de aviones de combate.
El equipo de investigación, dirigido por Radhika Nagpal, profesora de robótica en Princeton, adaptó un software de visión computacional desarrollado originalmente para rastrear los movimientos de animales individuales para recopilar los primeros datos 3D sobre la formación de bancos de peces.
En colaboración con el biólogo George Lauder de la Universidad de Harvard, los investigadores analizaron un grupo de seis danios gigantes que nadaron durante 10 horas en un tanque con flujo recirculante. Descubrieron que los peces casi nunca formaban un rombo, sino que nadaban en forma de escalera el 79 % del tiempo.
"Al nadar, los peces, en promedio, generan un chorro que va hacia atrás, como el motor a reacción de un avión", dijo Hungtang Ko, investigador postdoctoral en Princeton y autor principal del estudio.
Imagen: Una tubería de visión artificial para rastrear bancos de peces en 3D.
Por ello, es beneficioso evitar estar uno detrás del otro. Ko explicó que la formación en escalera ofrece beneficios hidrodinámicos similares a los de la forma de rombo, pero los peces no tienen que esforzarse tanto para sincronizarse porque pueden tambalearse en varios planos en lugar de uno solo.
La formación de rombo se propuso por primera vez como la más eficiente hidrodinámicamente en la década de 1970, y desde entonces ha sido reforzada por modelos y experimentos que se limitaban a una vista 2D.
Los modelos de bancos de peces se han limitado generalmente a planos debido a la dificultad de capturar el movimiento 3D con precisión desde múltiples ángulos de cámara. La nueva adaptación del software solucionó este problema, sentando las bases para futuros estudios que examinen los bancos de peces en 3D.
Vídeo: Ejemplo de un banco de peces rastreado durante 2 minutos. Crédito: Ko et al.
Los investigadores afirmaron que este trabajo tiene interesantes aplicaciones en robótica. El laboratorio de Nagpal trabaja en enjambres de robots submarinos inspirados en peces que, en el futuro, podrían moverse en formaciones de escalera dinámicas similares y obtener beneficios energéticos. Comprender los bancos de peces ayudará a los ingenieros a diseñar robots submarinos más eficientes para tareas como el monitoreo de arrecifes y bosques de algas.
"La colaboración es una vía de doble sentido", dijo Ko. "Podemos usar la visión artificial para descubrir cómo y por qué los grupos de animales actúan juntos. Y luego podemos preguntarnos: ¿A qué tipo de sistema robótico real se podría aplicar esta comprensión biológica?"
El artículo científico se publicó en la revista Scientific Reports: Beyond planar: fish schools adopt ladder formations in 3D
