Robothalak segítik a halrajok kutatását
A szövetséges bombázó repülők pilótái állítólag már a második világháború alatt észrevették, hogy üzemanyagot spórolnak meg, ha a kötelék V alakban repül. 2014-ben brit kutatók igazolták a régi sejtést, hogy a vándormadarak energiát takarítanak meg azzal, ha V alakban repülnek. Az Eötvös Loránd Tudományegyetem kutatói a Max Planck Állatviselkedéstani Intézet, a Konstanzi Egyetem és a Pekingi Egyetem tudósaival együttműködve a rajban úszó halak mozgását vizsgálták. Robothalak segítségével bizonyították azt a korábbi feltevést, hogy a halak energiát spórolnak a rajban úszással.
A rajban úszó halak viselkedését évszázadok óta vizsgálják a tudósok, de lehetetlen volt megmérni a rajban úszó halak energiafelhasználását.
Szabadon úszó halak esetén ennek pontos végrehajtása eddig nem volt lehetséges, ezért a korábbi tanulmányok inkább elméleti modellek és becslések segítségével igyekeztek megoldani a dilemmát.
Az új kutatáshoz a kutatók kifejlesztettek egy 3D robothalat, amelynek rugalmas farokúszója van, és olyan hullámzó mozgással úszik, mint egy valódi hal. A robothalak ugyanakkor élő társaikkal ellentétben lehetővé teszik az együtt úszással járó energiafogyasztás közvetlen mérését és a magányos úszással való összehasonlítását. Így vizsgálhatóvá vált, hogy pontosan mennyi energiát használnak fel a halak az úszás során.
A kutatók a robothalak úszását párban és egyedül is vizsgálták. Több mint 10 ezer mérést végeztek, minden lehetséges helyzetben tesztelték a követő halakat a vezetőkhöz képest, majd összehasonlították az energiafelhasználást az egyéni úszással. Az eredmények egyértelmű különbséget mutattak. A kutatók felfedezték, hogy az elülső halak befolyásolják a mögöttük lévő halak hidrodinamikáját.
A beszámoló szerint a követő hal számára az úszáshoz szükséges energiabefektetést két tényező határozza meg: a vezető mögötti távolság és a farokcsapások időzítése.
A vizsgálatból kiderült, hogy az energiatakarékosság elérésének titka a megfelelő időzítés. Vagyis a követő halaknak az előttük úszó hal farokcsapásaihoz kell igazítaniuk saját mozgásukat a térbeli helyzet alapján meghatározott időeltolódással.
A hidrodinamikai folyamatok megjelenítéséhez a kutatók apró hidrogénbuborékokat bocsátottak a vízbe, amelyeket lézerrel világítottak meg, ez a technika pedig láthatóvá tette a robotok úszó mozgása által létrehozott örvényeket. Az örvények a vezető halról leválnak és halhoz képest hátrafelé mozognak.
A vizualizáció azt is megmutatta, hogy a követő robotok ezeket az örvényeket különféle módon tudják hasznosítani.
