• 研究

2023/11/29

渦を介した尾ヒレの同期とエネルギー消費の関係を解明

東北大学大学院理学研究科の伊藤将大学院生と内田就也准教授は、魚の尾ヒレが発生する渦によって2匹の魚が同期して泳ぐ仕組みとエネルギー消費の関係を解明した。
魚は、他の魚が作る流れを利用することで効率よく泳ぐと考えられており、最近の実験では、2匹の魚の尾ヒレの運動の同期に伴ってエネルギー消費が低減されることが示された。しかし、この現象を再現できる理論モデルは今までなく、協調的な遊泳とエネルギー消費の間の関係は明らかにされていなかった。今回の研究では、尾ヒレの運動によって発生する渦を利用して、後の魚が前の魚と尾ヒレの運動を同期させる様子を理論モデルで再現。このような協調的な遊泳によってエネルギー消費は顕著に低減されることが示された一方、より効率的に泳げる運動パターンが存在することが示唆された。
この成果は、多くの生物で見られる群れ形成や同期現象と、エネルギー消費の関係に新たな理解をもたらすものとされている。また、生物以外にもドローンなど自律的な素子が群れとなって運動する場合の省エネルギー戦略のヒントとなる可能性も示されている。