Une étude menée par le Université de Constance a confirmé que les poissons économisent de l’énergie en nageant en bancs. Les chercheurs ont utilisé des robots pour fournir la première preuve concluante que les bancs de poissons bénéficient de l’énergie produite par les poissons voisins.
L’équipe a mené des expériences avec des robots biomimétiques ressemblant à des poissons et a découvert que les poissons en bancs profitaient de l’eau tourbillonnante générée devant eux en utilisant une stratégie simple. Ils ajustent leurs rythmes de queue pour correspondre aux rythmes de leurs leaders, ce qui est connu sous le nom de correspondance de phase vortex.
Lorsque les chercheurs ont appliqué cette stratégie aux robots, ils ont découvert que ceux-ci bénéficiaient de la force de l’eau agitée soulevée par un voisin, peu importe où ils se trouvaient autour du poisson.
« Les bancs de poissons sont des systèmes sociaux très dynamiques », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Iain Couzin. « Nos résultats expliquent comment les poissons peuvent profiter des tourbillons générés par leurs voisins proches sans avoir à se tenir à une distance fixe les uns des autres. »
Il a été difficile pour les scientifiques de déterminer si les poissons en bancs économisent de l’énergie, car il est difficile de mesurer la dépense énergétique des poissons nageant librement. La nouvelle étude a surmonté ce défi en utilisant des robots. Les chercheurs ont pu comparer directement la consommation électrique des robots lorsqu’ils nageaient seuls ou en groupe.
« Nous avons développé un robot biomimétique pour résoudre le problème fondamental consistant à déterminer la quantité d’énergie utilisée pour nager », a déclaré Liang Li, premier auteur de l’étude. « Si plusieurs robots interagissent, nous obtenons un moyen efficace de déterminer l’impact des différentes stratégies de nage ensemble sur les coûts de locomotion. »
Dans plus de 10 000 essais, l’équipe a testé des poissons suiveurs dans toutes les positions possibles par rapport aux leaders, puis a comparé cette quantité d’énergie consommée avec la nage en solo. L’étude a clairement montré que les poissons devant influencent l’hydrodynamique des poissons derrière, leur permettant ainsi d’économiser de l’énergie.
L’énergie consommée par un poisson suiveur s’est révélée influencée par deux facteurs principaux : la distance entre le suiveur et le leader et le timing relatif des battements de queue du suiveur par rapport à ceux du leader.
Selon les chercheurs, le secret pour économiser de l’énergie réside dans la synchronisation, c’est-à-dire dans la manière dont le poisson suiveur fait correspondre son rythme de queue à celui du leader.
« Il ne s’agit pas seulement d’économiser de l’énergie. En modifiant la façon dont ils se synchronisent, les adeptes peuvent également utiliser les tourbillons émis par d’autres poissons pour générer une poussée et les aider à accélérer », a déclaré Mate Nagy, co-auteur de l’étude.
Pour confirmer que les poissons utilisent la stratégie de correspondance de phase vortex pour économiser de l’énergie dans la nature, les experts ont utilisé une analyse assistée par l’IA de la posture corporelle des poissons rouges lorsqu’ils nageaient ensemble. Le modèle prédisait ce que feraient de vrais poissons s’ils correspondaient à la phase du vortex.
« Nous avons découvert une règle simple de synchronisation avec les voisins qui permet aux adeptes d’exploiter en permanence les vortex générés socialement », a déclaré Couzin. « Mais avant nos expériences robotiques, nous ne savions tout simplement pas quoi chercher, et cette règle était donc cachée à la vue de tous. »
L’étude est publiée dans la revue Communications naturelles.
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Par Chrissy Sexton, Espèces-menacées.fr Rédacteur
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