Un team di ricercatori ha identificato le migliori disposizioni per il nuoto dei pesci nei banchi, formazioni superiori in termini di risparmio energetico e ottimizzazione della velocità. Le sue scoperte, che appaiono sul giornale Revisione fisica X , indicare potenziali nuovi modi per migliorare le tecnologie di produzione di energia.

Il lavoro, condotto da ricercatori del Courant Institute of Mathematical Sciences della New York University, conferma anche una convinzione di vecchia data:i pesci che nuotano in gruppi o formazioni ordinati consumano meno energia e si muovono più velocemente rispetto a quando nuotano da soli.

"Gli animali hanno scoperto alcuni trucchi interessanti che possono risparmiare energia e muoversi più velocemente, e questi comportamenti potrebbero tradursi in nuovi dispositivi di raccolta dell'energia e di propulsione, "dice Leif Ristroph, un professore associato presso l'Istituto Courant e uno dei coautori del documento. "Il nostro modello potrebbe fornire informazioni su come ottimizzare tali tecnologie".

Utilizzando un nuovo tipo di modello matematico, Il gruppo, che comprendeva anche Michael Shelley, un professore all'Istituto Courant, e Anand Oza, un assistente professore presso il New Jersey Institute of Technology, si è concentrato su diverse disposizioni dei nuotatori per vedere quali erano le migliori in termini di risparmio di energia necessaria per nuotare e migliorare la velocità di nuoto per il gruppo. In particolare, utilizzando simulazioni al computer, hanno esaminato come più nuotatori svolazzanti emettono vortici, o flussi vorticosi, e anche interagire con i flussi di vortice prodotti da altri nella scuola.

In ogni formazione scolastica testata, il gruppo di nuotatori consumava meno energia e si muoveva più velocemente dei nuotatori solitari, con alcune notevoli differenze tra queste disposizioni:

• arrangiamenti a falange, in cui i pesci sono allineati fianco a fianco, ha mostrato miglioramenti modesti rispetto a un nuotatore solitario;
• formazioni in tandem, in cui i pesci sono allineati in fila indiana uno dopo l'altro, ha mostrato un miglioramento ancora maggiore rispetto a un nuotatore solitario;
• Formazioni reticolari rettangolari, che combinano la falange e le formazioni tandem in modo che ogni pesce abbia dei vicini direttamente a monte, a valle e su entrambi i lati - erano superiori sia alle scuole tandem che a quelle a falange;
• reticoli a forma di diamante, in cui ogni pesce ha un vicino diretto a monte e due vicini a monte e leggermente spostati su ciascun lato, ha prodotto le maggiori velocità e i maggiori risparmi energetici, ovvero, la migliore formazione testata.

I ricercatori notano che sia la falange che le formazioni a reticolo di diamante sono state osservate nei banchi di pesci, con scuole più piccole che tendono ad adottare una formazione a falange e scuole più grandi che scelgono un reticolo di diamanti.

"Formulando un modello matematico in grado di gestire molti nuotatori che interagiscono attraverso i loro flussi generati collettivamente, pensiamo di aver offerto un supporto concreto all'idea che i pesci di branco possano trarre beneficio dalle interazioni di flusso, " osserva Ristroph. "Speriamo anche di applicare questi stessi metodi ad altri problemi correlati, ad esempio, formazioni volanti di uccelli."