El misterio de cómo los peces coordinan sus movimientos en cardúmenes ha fascinado a los científicos durante siglos. Recientemente, una investigación liderada por el Instituto Max Planck de Comportamiento Animal (MPI-AB), en colaboración con la Universidad de Konstanz y la Universidad de Pekín, ha utilizado la robótica bioinspirada para desentrañar los mecanismos hidrodinámicos que permiten esta sincronización.
Robots que imitan la naturaleza
Para estudiar las interacciones hidrodinámicas, que son extremadamente difíciles de analizar mediante simulaciones tradicionales debido a la complejidad de los flujos turbulentos, los investigadores desarrollaron peces robóticos bioinspirados. Estos dispositivos imitan con precisión la forma, el movimiento y los patrones de nado de los peces reales.
Estos robots permiten reconstruir y medir la dinámica de los fluidos circundantes con un nivel de detalle sin precedentes, replicando los movimientos observados en cardúmenes naturales para investigar qué tipo de pistas hidrodinámicas —como la presencia, la dirección o el esfuerzo de un vecino— podrían estar detectando los peces.
El secreto del ahorro energético: la sincronización de vórtices
Uno de los hallazgos más significativos, reportado en Nature Communications el 26 de octubre de 2020, responde a una pregunta fundamental: ¿ahorran energía los peces al nadar en grupo? La respuesta es afirmativa.
A través de más de 10,000 pruebas, los científicos compararon el consumo de energía de robots que nadaban solos frente a aquellos que lo hacían en parejas. Los resultados revelaron que los peces pueden aprovechar los remolinos de agua generados por quienes nadan delante mediante una regla conductual simple denominada vortex phase matching
(ajuste de fase de vórtices), que consiste en ajustar el batido de la cola en relación con los vecinos cercanos.
«Desarrollamos un robot biomimético para resolver el problema fundamental de descubrir cuánta energía se utiliza al nadar». Liang Li, investigador postdoctoral en el MPI-AB
Este mecanismo permite que los peces se beneficien hidrodinámicamente de un vecino, independientemente de la posición que ocupen respecto a él, validando experimentalmente una hipótesis largamente sospechada por la biología marina.
Hacia una comprensión de la inteligencia colectiva
La capacidad de los peces para navegar en estos entornos dinámicos sin chocar entre sí y optimizando su esfuerzo físico es un ejemplo clave de inteligencia colectiva. Según los expertos, este descubrimiento explica cómo los cardúmenes pueden prosperar sin necesidad de mantener distancias fijas entre sus miembros.
«Los cardúmenes de peces son sistemas sociales altamente dinámicos. Nuestros resultados proporcionan una explicación de cómo los peces pueden beneficiarse de los vórtices generados por los vecinos cercanos sin tener que mantener distancias fijas entre sí». Iain Couzin, Director del MPI-AB
