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Ciclistas se aproveitam de formações competições: inspiração para novas tecnologias

No fim de semana dos Jogos Olímpicos, é possível ver 🧬 grupos de ciclistas se aproximando perigosamente um do outro uma estrada plana durante uma corrida. Essa formação, conhecida como 🧬 pelotão, permite que os ciclistas no meio mantenham a mesma velocidade que aqueles na periferia, mas com menos esforço.

Em junho, 🧬 um grupo de pesquisadores demonstrou que um efeito semelhante ocorre com peixes água turbulenta. Peixes nadando cardumes, perceberam, 🧬 gastam menos energia do que aqueles que viajam sozinhos. O estudo do grupo, publicado no journal PLOS Biology, é uma 🧬 das primeiras pesquisas a medir diretamente o impacto das turbulências na natação escolar de peixes.

"Em certa medida, isso faz sentido", 🧬 disse Rui Ni, engenheiro na Universidade Johns Hopkins e um dos autores do novo estudo. "Quando o ambiente se torna 🧬 mais difícil, você se agrupa."

As descobertas podem levar a uma melhor compreensão de como fatores externos que causam turbulência na 🧬 água podem afetar populações de peixes. Isso pode também um dia inspirar novas tecnologias, como veículos aquáticos ou drones voadores, 🧬 que são projetados para se mover grupos como uma forma de reduzir o consumo de energia.

Muitos animais participam do 🧬 que os cientistas chamam de movimento coletivo

Insetos se reunem para acasalar de forma mais efetiva; aves voam bandos para 🧬 navegação e defesa contra predadores. Mas cientistas debatem se atuar como um grupo reduz o esforço energético de cada indivíduo 🧬 ou o aumenta.

Os pesquisadores do novo estudo supuseram que os peixes dentro dos cardumes poderiam ser protegidos das pequenas torrentes, 🧬 ou vórtices, que criam turbulência aquática, e com essa proteção serem capazes de manter o ritmo com menos esforço.

Pesquisadores criam 🧬 "treadmill" d'água para estudar comportamento de peixes

Para testar essa ideia, o time construiu um "treadmill" d'água - criando um loop 🧬 fechado de água equipado com um propulsor para controlar a velocidade do fluxo da água, câmeras para registrar a posição 🧬 dos peixes no loop e um probador para medir o consumo de oxigênio à medida que os peixes nadam.

O setup 🧬 experimental não era diferente da forma como os pesquisadores medem o consumo de energia de um atleta. "Se você quiser 🧬 medir o consumo de oxigênio de um humano correndo um treadmill, então você coloca uma máscara na face do 🧬 humano", disse Yangfan Zhang, um zoólogo na Harvard University que liderou o estudo. "Mas é muito difícil colocar uma máscara 🧬 um peixe."

Peixes escolares gastam menos energia condições turbulentas

O time de Dr. Zhang estudou o comportamento de um peixe 🧬 chamado de "giant danio", uma espécie pequena de peixe comumente encontrada creeks de água doce, tanto nadando sozinhos quanto 🧬 um cardume. Eles descobriram que, condições altamente turbulentas, peixes nadando cardumes se aproximavam mais uns dos outros, 🧬 permitindo que os peixes individuais reduzissem o esforço gasto energia até 79 por cento comparação com o 🧬 esforço de um nadador sozinho.

Eles também descobriram que peixes nadando sozinhos gastavam 22 por cento mais esforço nadando um 🧬 fluxo turbulento do que um fluxo suave com nenhum vórtice. Em comparação, peixes nadando cardumes exerciam a mesma 🧬 quantidade de esforço qualquer condição.

Similaridades entre o comportamento coletivo de peixes e ciclistas

Existem muitas similaridades entre o comportamento coletivo 🧬 de cardumes de peixes e ciclistas pedalando um pelotão. Ambos os grupos viajam de forma mais eficiente se movendo 🧬 mais próximos um do outro. E os membros no meio obtêm uma vantagem energética sobre aqueles na periferia.

Mas não é 🧬 uma analogia perfeita, observou Dr. Ni. Embora o vento possa ser turbulento, eddies de ar não são a maior preocupação 🧬 para ciclistas de estrada. Em vez disso, é a presença de ventos cruzados, chegando de uma direção diferente do movimento 🧬 dos ciclistas.

Além disso, adicionou, "a penalidade evolucionária é muito mais severa do que a penalidade esportiva" - para peixes, a 🧬 decisão de nadar cardumes pode significar a diferença entre a vida e a morte.

"Há algo realmente unificador sobre um 🧬 princípio que ocorre toda a biologia", disse Dr. Zhang. "Podemos aprender muito da natureza."

Investigando os detalhes do benefício energético 🧬 do cardume

No futuro, os pesquisadores esperam se concentrar nos detalhes mais finos do benefício energético que o cardume oferece, incluindo 🧬 como tamanhos e espécies diferentes de peixes podem alterar os resultados, e como a turbulência dentro de um cardume de 🧬 peixes se compara com a do ambiente externo.

Um novo evento olímpico?

Talvez, brincou Dr. Hedrick, esses resultados um dia inspirem um 🧬 novo evento nos Jogos Olímpicos: natação equipe, na qual os competidores usam o rastro de uma pessoa ao lado 🧬 deles para se mover mais eficientemente.

"Não fazemos isso", disse ele. "Temos belas faixas. Mas talvez a ciência possa abrir caminho 🧬 para isso no futuro."