تحديد الأنماط المكانية للفوائد الطاقية في مجموعات من السباحين المتصلين بتدفق الماء

يعتقد أن الحركة المنسقة لمجموعات الحيوانات عبر السوائل تقلل من تكلفة الحركة للأفراد في المجموعة. ومع ذلك، فإن العلاقة بين الأنماط المكانية التي لوحظت في الحيوانات المتحركة جماعيًا والفوائد الطاقية في كل موقع داخل المجموعة تظل غير واضحة. لمعالجة هذه الفجوة المعرفية، ندرس الظهور التلقائي للتشكيلات المتماسكة في مجموعات من الأسماك، التي تم تصميمها كأجنحة ترفرف، والتي تتجه جميعها في نفس الاتجاه. نظهر في التشكيلات الثنائية ومع زيادة حجم المجموعة أن (1) في الترتيبات الجانبية، الطبيعة المتبادلة لربط التدفق تؤدي إلى توزيع متساوٍ لمتطلبات الطاقة بين جميع الأعضاء، مع تقليل تكلفة الحركة للسباحين الذين يرفرفون في المرحلة نفسها ولكن زيادة في التكلفة للسباحين الذين يرفرفون في مراحل مضادة، و(2) في الترتيبات المتسلسلة، يكون ربط التدفق غير متبادل لجميع مراحل الرفرفة، مع تحقيق وفورات طاقية لصالح السباحين المتأخرين، ولكن فقط حتى عدد معين من السباحين، بعده تفقد تماسك المدرسة والفوائد الطاقية دفعة واحدة. نشرح هذه الاكتشافات بطريقة آلية ونقدم أدوات تشخيصية فعالة لتحديد المواقع في ذيل السباحين الفرديين والمتعددين التي توفر فرصًا للفوائد الهيدروديناميكية للمتابعين الطموحين. تشير نتائجنا إلى وجود علاقة بين الموارد التي تنتجها فيزياء التدفق والسمات الاجتماعية التي تؤثر على سلوك المجموعة الجشع والتعاوني.