2023年 | プレスリリース・研究成果
魚は協調的な運動で省エネルギー遊泳を実現 ―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―
【本学研究者情報】
〇大学院理学研究科物理学専攻
准教授 内田 就也（うちだ なりや）
研究室ウェブサイト
【発表のポイント】
- 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を解明しました。
- 同期によって、遊泳に伴うエネルギー消費が顕著に低減することが判明しました。
- 最も出現頻度の高い運動パターンではエネルギー消費は最小にはならず、さらに効率的な泳法があると考えられます。
【概要】
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います。最近の実験により、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ました。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よく分かっていませんでした。
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、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しました。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ました。
本研究の成果は、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です。
本研究成果は2023年11月2日、米国AIP Publishing の刊行する Physics of Fluids 誌に Featured Article として掲載され、同日 AIP Publishing のハイライト記事（Scilight）でも紹介されました。
図1. 逆カルマン渦列により相互作用する２匹の魚の概念図。
問い合わせ先
（研究に関すること）
東北大学大学院理学研究科物理学専攻
准教授 内田就也（うちだなりや）
Email: uchida*cmpt.phys.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
（報道に関すること）
東北大学大学院理学研究科
広報・アウトリーチ支援室
TEL: 022-795-6708
Email: sci-pr*mail.sci.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
