Configuração experimental. Reconstrução 3D das trajetórias dos peixes com 3 câmeras sincronizadas. As localizações dos peixes foram determinadas em cada imagem 2D para calcular as coordenadas 3D. As coordenadas 3D são posteriormente vinculadas a trajetórias 3D. Crédito:Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46426-1 Os físicos também estão interessados em peixes – sobretudo quando pesquisam a formação de estruturas. Uma equipe de pesquisa da Heinrich Heine University Düsseldorf (HHU) e da University of Bristol (Reino Unido) examinou o comportamento escolar do zebra danio (Danio rerio, também conhecido como "peixe-zebra") usando métodos do campo da física multipartículas. Eles explicam que grupos de apenas três peixes já se movem de forma semelhante aos grandes cardumes, enquanto, por outro lado, dois peixes apresentam comportamentos completamente diferentes.
O ditado “três é uma multidão” parece não se aplicar apenas aos “Três Investigadores” e aos três mosqueteiros. Em vários fenómenos científicos – como cores primárias ou dimensões espaciais – três opções também são suficientes para caracterizar diferentes estados.
Os físicos já investigaram como se comportam vários grandes grupos de criaturas vivas. Eles queriam saber o tamanho mínimo do grupo necessário para que os padrões de movimento dos membros individuais mudassem e se tornassem um movimento grupal coordenado. E três realmente parece ser o número chave para o peixe-zebra.
Os físicos equiparam um aquário em Bristol com câmeras sincronizadas para medir as trajetórias tridimensionais de natação de seus peixes-zebra. Eles registraram sistematicamente essas trajetórias para grupos de vários tamanhos – dois, três, quatro e cinquenta peixes.
Na etapa seguinte, eles procuraram instâncias de ordem nas trajetórias de natação. Eles encontraram vários padrões de movimento:os peixes nadavam todos na mesma direção ou nadavam juntos em círculo. Quando se moviam na mesma direção, nadavam um ao lado do outro ou um após o outro.
Um par isolado de peixes prefere mover-se um após o outro – um peixe lidera, o outro segue. Porém, três peixes nadam um ao lado do outro – parece que nenhum deles quer ser o último. E:Esse hábito de nadar um ao lado do outro também é característico de um grande cardume de peixes.
Os pesquisadores também marcaram pequenos subgrupos dentro de uma grande escola. Eles estabeleceram que grupos de três dentro da escola se movem de maneira muito semelhante a um grupo isolado de três. No entanto, onde marcaram apenas dois vizinhos, comportaram-se de forma diferente na escola e como um par isolado.
Dra. Alexandra Zampetaki de Düsseldorf (atual Viena), co-autora principal com o Dr. Yushi Yang do estudo agora publicado na Nature Communications , observa:“Praticamente, três peixes formam um cardume, mas dois não são suficientes”.
"Esta descoberta simples inicialmente se aplica apenas ao peixe-zebra. No entanto, os conceitos também podem ser transferidos para outros exemplos de fauna", diz o autor correspondente, Professor Dr. C. Patrick Royall, da Universidade de Bristol, que agora trabalha na EPSCI em Paris. “Isso inclui cardumes de outros peixes, como peixinhos dourados ou sardinhas, bem como bandos de pássaros, como murmúrios de estorninhos, e enxames de insetos, como mosquitos dançantes”.
A ideia do projeto de pesquisa conjunta surgiu ao longo de diversas visitas do Professor Royall.
“Aplicar métodos e conceitos tradicionais da teoria dos fluidos, como correlações de pares e trigêmeos, aos peixes foi um novo desafio, pois esses conceitos se originam do equilíbrio termodinâmico e um cardume vivo de peixes está longe de estar em estado de equilíbrio”, diz Löwen, Chefe do Instituto de Física Teórica II do HHU.
A classificação fundamental dos efeitos de muitos corpos foi realizada em Düsseldorf. Além disso, a Dra. Alexandra Zampetaki simulou as trajetórias dos peixes. "Modificamos nosso modelo para permitir uma simulação realista do movimento de natação dos peixes. A simulação confirmou a descoberta experimental de que 'três constituem um cardume'."
Olhando para o futuro, os investigadores pretendem aplicar as suas descobertas ao comportamento de grupo das pessoas e à forma como se comportam, por exemplo, em festas ou reuniões de massa. Löwen diz:“Veremos se o limite simples do número três também se aplica”.
