So schwimmen Mantarochen energiesparend

Mantarochen schwimmen in freier Wildbahn in Gruppen aus zwei bis hin zu tausenden Individuen. Dabei zählen sie zu den effizientesten Schwimmern. Eine Forschungsgruppe hat jetzt verschiedene Formationen von Mantarochen untersucht. Im Fachmagazin „Physics of Fluids” berichtet sie, wie sich Gruppen von ihnen am effizientesten fortbewegen.

Ähnlich wie Vögel bewegen sich Fische nicht nur in Schwärmen, um sich vor Fressfeinden zu schützen. Diese Gruppendynamik kann es ihnen ermöglichen, sich insgesamt effizienter fortzubewegen, als wenn jeder Fisch einzeln schwimmen würde. Dabei nutzen sie Wasserstrudel, die beim Schwimmen entstehen, um Energie zu sparen. Wie das genau abläuft und welche Formationen am effizientesten sind, untersuchen Forschende in der Regel mit Computersimulationen.

Mantarochen in Formation

So auch das Team um Pengcheng Gao von der School of Marine Science and Technology in Xi’an in China. Im Gegensatz zu bisherigen Studien, die lediglich einzelne oder in Paaren schwimmende Mantarochen analysierten, haben die Forschenden jetzt Gruppen aus drei Mantarochen in verschiedenen Formationen untersucht: Die sogenannte Tandem-Formation, bei der drei Tiere hintereinander schwimmen, eine Dreiecks-Formation mit einem Mantarochen vorne und zweien dahinter, sowie die umgekehrte Dreiecks-Formation mit zwei Rochen vorne und einem dahinter – alles Formationen, die bei wild lebenden Mantarochen oft beobachtet wurden.

Zwei von drei Formationen sind weniger effizient

Mit numerischen Methoden bestimmten die Forschenden sowohl die Schubkraft der Fische als auch die Effizienz der Fortbewegung für die verschiedenen Formationen. Dabei kamen sie zu gemischten Ergebnissen: Zwar fanden sie heraus, dass im Tandem vor allem der mittlere Mantarochen vom Schwimmen in Formation profitiert und sowohl Effizienz als auch Schubkraft größer sind als bei einem freischwimmenden Fisch. Für den vorderen Mantarochen ist das nur der Fall, wenn die Abstände zwischen den Fischen sehr klein sind. In den beiden Dreiecks-Formationen dagegen ist die gesamte Effizienz bei allen getesteten Abständen zwischen den Fischen geringer, als wenn alle Mantarochen einzeln schwimmen würden.

Diese Erkenntnisse können bei der Entwicklung neuer Unterwasserfahrzeuge unterstützen, die in Gruppen arbeiten, so die Forschenden in ihrer Veröffentlichung. Für zukünftige Untersuchungen in diesem Bereich schlagen sie vor, mit Deep-Learning-Algorithmen zu arbeiten, um die Bewegungsparameter der einzelnen Fische in den Formationen besser kontrollieren zu können. Außerdem wollen sie noch mehr Faktoren wie Abstände, Formation und Bewegungsunterschiede zwischen Individuen kombinieren und schauen, wie sich das auf die Gruppendynamik der Mantarochen auswirkt.