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    Quanti pesci zebra costituiscono un banco? Tre, dicono i fisici
    Configurazione sperimentale. Ricostruzione 3D delle traiettorie dei pesci con 3 telecamere sincronizzate. Le posizioni dei pesci sono state determinate in ciascuna immagine 2D per calcolare le coordinate 3D. Le coordinate 3D vengono successivamente collegate in traiettorie 3D. Credito:Comunicazioni sulla natura (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46426-1

    Anche i fisici si interessano ai pesci, soprattutto quando studiano la formazione delle strutture. Un gruppo di ricerca dell'Università Heinrich Heine di Düsseldorf (HHU) e dell'Università di Bristol (Regno Unito) ha esaminato il comportamento di branco del danio zebrato (Danio rerio, noto anche come "pesce zebra") utilizzando metodi della fisica multiparticellare. Spiegano che gruppi di soli tre pesci si muovono già in modo simile ai grandi banchi mentre, al contrario, due pesci mostrano un comportamento completamente diverso.



    Il detto "tre è una folla" sembra non applicarsi solo ai "tre investigatori" e ai tre moschettieri. In vari fenomeni scientifici, come i colori primari o le dimensioni spaziali, sono sufficienti anche tre opzioni per caratterizzare i diversi stati.

    I fisici hanno ora studiato il comportamento di vari grandi gruppi di creature viventi. Volevano conoscere la dimensione minima del gruppo necessaria affinché gli schemi di movimento dei singoli membri cambiassero e diventassero un movimento di gruppo coordinato. E tre sembra davvero essere il numero chiave per il pesce zebra.

    I fisici hanno dotato un acquario a Bristol di telecamere sincronizzate per misurare le traiettorie di nuoto tridimensionali dei loro pesci zebra. Hanno registrato sistematicamente queste traiettorie per gruppi di varie dimensioni:due, tre, quattro e cinquanta pesci.

    Nella fase successiva, hanno poi cercato esempi di ordine nelle traiettorie del nuoto. Hanno trovato diversi schemi di movimento:i pesci nuotavano tutti nella stessa direzione oppure nuotavano insieme in cerchio. Quando si muovevano nella stessa direzione, nuotavano uno accanto all'altro o uno dopo l'altro.

    Una coppia di pesci isolata preferisce muoversi uno dopo l'altro:un pesce guida, l'altro segue. Tuttavia tre pesci nuotano uno accanto all'altro:sembra che nessuno di loro voglia essere l'ultimo. Inoltre:questa abitudine di nuotare uno accanto all'altro è caratteristica anche di un grande banco di pesci.

    I ricercatori hanno poi individuato anche piccoli sottogruppi all’interno di una grande scuola. Hanno stabilito che i gruppi di tre all'interno della scuola si muovono in modo molto simile a un gruppo isolato di tre. Tuttavia, quando hanno contrassegnato solo due vicini, si sono comportati diversamente a scuola rispetto a come coppia isolata.

    La dottoressa Alexandra Zampetaki di Düsseldorf (ora Vienna), co-autrice principale insieme al dottor Yushi Yang dello studio ora pubblicato su Nature Communications , osserva:"Praticamente tre pesci formano un banco, ma due non bastano."

    "Questa semplice scoperta inizialmente si applica solo al pesce zebra. Tuttavia, i concetti potrebbero essere trasferiti anche ad altri esempi di fauna", afferma l'autore corrispondente, il professor Dr. C. Patrick Royall dell'Università di Bristol, che ora lavora all'EPSCI di Parigi. "Questi includono banchi di altri pesci come pesci rossi o sardine, nonché stormi di uccelli come i mormorii degli storni e sciami di insetti come le zanzare danzanti."

    L'idea per il progetto di ricerca comune è nata nel corso di diverse visite del Professor Royall.

    "Applicare ai pesci metodi e concetti tradizionali della teoria dei fluidi, come le correlazioni di coppia e di tripletta, è stata una nuova sfida, poiché questi concetti hanno origine dall'equilibrio termodinamico e un banco di pesci vivente è lungi dall'essere in uno stato di equilibrio", afferma Löwen, direttore dell'Istituto di fisica teorica II dell'HHU.

    La classificazione fondamentale degli effetti a molti corpi è stata intrapresa a Düsseldorf. Inoltre, la Dott.ssa Alexandra Zampetaki ha simulato le traiettorie dei pesci. "Abbiamo modificato il nostro modello per consentire una simulazione realistica del movimento natatorio dei pesci. La simulazione ha confermato il risultato sperimentale secondo cui 'tre costituiscono un banco.'"

    Guardando al futuro, i ricercatori mirano ad applicare le loro scoperte al comportamento di gruppo delle persone e al modo in cui si comportano, ad esempio, alle feste o alle riunioni di massa. Löwen dice:"Vedremo se poi vale anche il limite semplice del numero tre."

    Ulteriori informazioni: Alexandra Zampetaki et al, L'ordine dinamico e le correlazioni a molti corpi nel pesce zebra mostrano che tre sono una folla, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46426-1

    Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura

    Fornito dall'Università Heinrich-Heine di Duesseldorf




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