Согласно новым исследованиям от инженеров Университета Джонса Хопкинса, которые занимаются высокотехнологичным моделированием стай скумбрии, обнаружено, что плавание рыб стаями придает им удивительную незаметность под водой, а также способность издавать звуки, аналогичные тем, что издает одиночная рыба. Эти открытия предлагают новое понимание причин стайного поведения рыб и открывают перспективы для разработки и использования гораздо более тихих подводных средств и автономных подводных аппаратов.
Раджат Миттал: «Широко известно, что рыбы, плавающие стайками, получают дополнительную защиту от хищников. Но мы интересовались, влияет ли это также на уровень создаваемого ими шума. Наши исследования показали, что значительное уменьшение акустического следа при стайном плавании по сравнению с одиночным может быть еще одним фактором, способствующим формированию рыбных стай».
Эта работа была недавно опубликована в журнале Bioinspiration & Biomimetics.
Команда создала 3D-модель на основе обычной скумбрии, чтобы имитировать различные размеры плавающих рыб, исследовав их расположение относительно друг друга и степень синхронизации движений. Модель, применимая к различным видам рыб, воспроизводит движение от одной до девяти скумбрий за счет их хвостовых плавников.
Команда обнаружила, что правильное стайное движение рыб значительно снижает уровень шума: стайка из семи рыб звучала как одна.
«Хищник, например акула, может воспринимать это как шум от одиночной рыбы, а не стаи. Это может серьезно повлиять на успешность охоты рыбы» — пояснил Миттал.
Команда обнаружила, что ключевым моментом в снижении шума является синхронизация взмахов хвоста стаи: если рыбы двигаются одновременно, шум суммируется, и его практически не слышно. Но если их движения не согласованы, рыбы гасят шум друг друга.
«Звук — это волна. Две волны могут либо усиливать друг друга, если их фазы совпадают, либо гасить, если они противофазны. Именно так происходит здесь, хотя мы говорим о слабых звуках, едва различимых человеческим ухом», — отметил Миттал..
Снижение шума также связано с улучшением гидродинамики плавания рыбы, что позволяет им двигаться быстрее и тратить меньше энергии, добавил главный автор Цзи Чжоу, аспирант Университета Джонса Хопкинса, изучающий машиностроение.
«Мы обнаружили, что снижение шума сопровождается улучшением тяги, обусловленным гидродинамическим взаимодействием между рыбами», — сказал Чжоу. «Мы также нашли случаи, когда значительное снижение шума не ухудшало производительность».
Команда удивилась тому, что даже присоединение одной рыбы к другой сразу приводит к снижению уровня шума. Они планируют расширить свои исследования, добавив в модели турбулентность океана и рассмотрев плавание рыб в более сложных условиях.
По материалам: hub.jhu.edu
Интересное исследование. Надо же группа может двигаться тише, чем пара.