Les poissons se la coulent douce dans un banc
Publié par Adrien le 13/05/2018 à 00:00
Source: CNRS
Grâce à un nouveau modèle informatique, des chercheurs de Centrale Marseille et du CNRS ont montré qu'un poisson dépense moins d'énergie quand il nage en banc car les poissons voisins produisent un effet "d'aspiration". Ces travaux sont publiés le 11 mai 2018 dans Physical Review Letters.


Simulation d'un banc de 100 poissons. Les lignes de courant sont tracées en gris et la couleur des poissons reflète leur vitesse (On distingue :) (rouge pour les plus rapides et bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en luminosité du...) pour les plus lents).
© Audrey Filella/Aix-Marseille Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...)

Les bancs de poissons offrent un exemple fascinant de comportement collectif dans lequel le groupe se coordonne sans avoir besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins secondaires et les...) de leader. Par le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le...), de nombreuses modélisations informatiques ont montré que ces mouvements collectifs peuvent émerger à partir de règles simples: chaque individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).) tend à s'aligner avec ses voisins et à aller vers eux en évitant d'entrer en collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.). Mais jusqu'à aujourd'hui, le rôle de l'écoulement de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) entre les poissons n'avait jamais été questionné.

Pour étudier cette question, un groupe de mécaniciens des fluides de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) sur les phénomènes hors équilibre (CNRS/Aix-Marseille Université/Centrale Marseille) et de physiciens du Laboratoire de physique théorique (La physique théorique est la branche de la physique qui étudie l’aspect théorique des lois physiques et en développe le formalisme mathématique.) (CNRS/Université Toulouse III-Paul Sabatier) (1) a mis au point (Graphie) un modèle original intégrant la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de l'écoulement au sein d'un banc comptant des centaines de poissons. La trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) de chaque individu est gouvernée par des règles classiques d'attraction et d'alignement, auxquelles s'ajoutent des effets de translation et de rotation dus à l'écoulement que génèrent les autres poissons.

Ce nouveau modèle a permis de mettre en évidence un effet surprenant de l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) entre les poissons et le fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles,...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis,...) d'eux: lorsqu'ils sont en banc, les poissons dépensent moins d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) grâce à un effet "d'aspiration" produit, en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques sans...), par l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme...) des poissons. Cet effet avantageux des bancs avait déjà été postulé, mais on pensait que les poissons devaient se placer dans une configuration bien précise pour en bénéficier. Ici, les chercheurs ont montré que cet effet est présent même lorsque le groupe de poissons semble désordonné.

L'équipe de recherche prévoit maintenant d'affiner son modèle pour rendre compte d'autres éléments qui influencent la dynamique du banc, tels que les vortex que produisent les poissons dans leur sillage.

Notes:

(1) Ont également collaboré des chercheurs du Department of Mechanical, Electrical and Manufacturing Engineering, Loughborough University (Royaume-Uni) et du laboratoire Aerospace and Mechanical Engineering, University of Southern (Southern est le nouveau nom de la concession ferroviaire, initialement exploitée par Connex South Central, desservant les lignes du sud de Londres, du...) California (Etats-Unis)
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