Die Funktion der Fische Formen aufdecken

(ISNS)--ein Fisch, zwei Fische, mageren Fisch, Plattfisch – Wissenschaftler und Angler gleichermaßen haben lange wunderte sich über die Verbindung zwischen wie die Form eines Fisches bestimmt wie es sich bewegt. Forscher beginnen, die Geheimnisse der Fisch Bewegung – mit einigen unerwarteten Methoden zu entwirren.

Kara Feilich, ein Student in der vergleichenden Biomechanik an der Harvard University verwendet Kunststoff-Streifen und die Schwänzen von echten Fisch an Roboter Backfische, herauszufinden, welche Form der Schweif eines Fisches Treiben am schnellsten. Sie präsentierte einige ihrer Ergebnisse bei der jährlichen Gesellschaft für Integrative und vergleichbare Biologie treffen Anfang dieses Monats in San Francisco.

Feilich sagte, dass sie zuerst an dem Thema interessiert, wurde als sie einige Forschungsarbeiten veröffentlicht im Jahr 1984 von Paul Webb, ein Zoologe an der Universität von Michigan sah. "Patterns of Konvergenz in Körperformen," Webbs Arbeit angedeutet, erklärte Feilich.

Webb schrieb, dass Thunfisch und Haie ähnliche Einrichtungen – effizient hatten bei der Fahrt durch das Wasser bei hohen Geschwindigkeiten. Im Gegensatz dazu sind Hecht, dick und gute Beschleunigung. Flunder haben flexible Körper und ihre runden Formen sind optimiert für schnelle Beschleunigung und manövrieren, aber ihre große Oberfläche wirkt gegen nachhaltige High-Speed-schwimmen. Wenn ein Fisch hohe Wendigkeit braucht, scheinen abgerundete flossen besser funktionieren als Spitzen flossen. Aber Feilich, sagte Webb habe nicht sammeln keine empirischen Daten.

Feilich beschlossen, die Theorie, dass die Form der Körper eines Fisches Informationen über seine Arbeitsweise liefern zu untersuchen. Sie getestet, wie die Form der hinteren Drittel des Fisches, das scheint der wichtigste Bewegung, beeinflusst seine Fähigkeit, schnell zu schwimmen. Befestigte sie vier verschiedene Formen und dicken Kunststoff-Streifen zu einem Roboter-Fisch Körper Flexibilität in einem Fischschwanz zu imitieren – Thunfisch haben steifere Schwänzen, während blaue Sonnenbarsch Perlator haben. Feilich versuchte auch einige frische Fischschwänzen verschiedener Formen von einem Markt in Cambridge, Massachusetts, wo sie sagte, dass sie auf einen Vornamen mit dem Fischhändler zu verwenden.

Was ist Feilich fand ein Bild, das immer komplexer wurde. Eine mittlere Steifigkeit und Form war der schnellste, aber viel mehr Arbeit muss getan werden, um die Dynamik dahinter verstehen.

"Verständnis des Feldes geändert hat, mit dem Verständnis der Strömungsmechanik, aber so weit die Studie von Hydrodynamik lag hinter was wir über Bewegung auf Luft- oder Landweg wissen," sagte Feilich.

Paul Webb erklärt sich damit einverstanden, dass das Bild Komplex ist. Er sagte, dass ein grundlegendes Problem haben Wissenschaftler bei der Betrachtung der Rolle der Form, dass Fische haben verschiedene Nischen, Geschichten und vor-und Nachteile, so ist es sehr schwierig, die Wirkung der Struktur von anderen Dingen zu isolieren. Beispielsweise sind Aale wie aquatische Würmer--entwickelt für versteckt und stecken in Löchern im Wesentlichen geprägt.

"Aber Sie sehen Aale lange Migrationen sehr langsam machen. Nur weil bestimmte Körperformen an bestimmte Dinge gut sind, schließt sie nicht andere Funktionen aus. Als eine evolutionäre Strategie, es funktioniert", sagte Webb.

Das bringt ihn zu Webb nennt "800-Pfund-Gorilla" geht es um Entwicklung, ein Tier muss nicht perfekt sein – es muss nur ein wenig besser als die Konkurrenz zu tun. Schnell schwimmen möglicherweise nicht die Sache, die jeder Fisch versucht, zu maximieren.

John Long, stellvertretender Direktor für Forschung und Sammlungen im Natural History Museum of Los Angeles, Fisch Entwicklung studiert, sagte, dass die Forschung ist innovativ in seiner Herangehensweise an das Problem wie die Form der Fischschwänze seine schwimmen Fähigkeiten auswirkt.

"Ich fühle, dass die Ergebnisse dieser Arbeit können wir besser verstehen, insbesondere den ersten, die die Start-Geschwindigkeiten und beschleunigenden Fähigkeiten der wichtigsten Fischarten und diese Informationen könnten eines Tages helfen die nächste Generation der Fischer ihren Fang zu verbessern", sagte lang.

Vlad Kopman, ein Roboteringenieur und Doktorand am Polytechnischen Institut New York University in Brooklyn, sagte, dass Roboter Schwimmer fangen an, die reale Welt der Fische zu imitieren. Seine Forschungen zusammen mit seinem Berater Maurizio Porfiri, schafft einen lebensgroßen Roboter-Fisch, die einen regal Tang in Körperform und Größe imitiert.

"Dieser Roboter nicht direkt für Roboter-Tier-Beziehung, sondern für weitere Untersuchungen der Bio-mimetischen Fortbewegung, die Strategien zur Aufrechterhaltung wie Fortbewegung und als pädagogische Instrument für zukünftige Outreach-Aktivitäten an lokale öffentliche Aquarien, bestimmt ist", sagte Kopman.

Feilich sagte, dass obwohl sie mehr daran interessiert, die evolutionäre Ökologie der Fische ist, entdecken die Geheimnisse des Fisches Bewegung Ingenieure bessere biomimetische Roboter Unterwasser – und auch in den Himmel bauen helfen kann.

"Was für ein Fluid gilt zum anderen anwenden kann," sagte Feilich. "Verschiedene Wissenschaften voneinander evolutionäre Fragen zu ziehen ist wirklich wichtig. Wir konnten nicht ohne Ingenieure dazu."

Katharine Gammon ist ein freier Wissenschaftsjournalist mit Sitz in Santa Monica, Kalifornien, und schreibt für eine Vielzahl von Zeitschriften über Technologie, Gesellschaft und Tierwissenschaften.

In Science News Service wird unterstützt durch das American Institute of Physics.