Os peixes de cardume, como o tetrápode anthonosed, dependem fortemente de pistas visuais para navegar no seu ambiente, interagir com os seus pares e evitar obstáculos. No entanto, a disponibilidade destas pistas visuais pode ser significativamente afetada por mudanças nas condições ambientais (por exemplo, intensidade da luz). Um estudo recente liderado pelo Dr. Guy Theraulaz do Centro Nacional de Pesquisa Científica e colegas da Universidade Normal de Pequim e da Universidade de Toulouse explorou os efeitos de diferentes níveis de luz nas interações sociais e no comportamento coletivo desses peixes. Suas descobertas, publicadas na PLoS Computational Biology, fornecem novos insights sobre como os fatores ambientais impulsionam o comportamento coletivo dos animais.
A equipe de pesquisa conduziu uma série de experimentos analisando os movimentos das rinofilas sob diferentes condições de iluminação. A pesquisa combina dados empíricos com modelos computacionais para reconstruir e compreender as interações entre peixes individuais e seu ambiente.
“Nossos experimentos mostram que a intensidade da luz modula fortemente as interações sociais entre os peixes, afetando seus padrões de movimento coletivo”, disse o Dr. Seraraz. Ele explica que essa modulação ocorre sem alterar a natureza básica da interação, mas altera a intensidade e a extensão da interação, levando a diferentes padrões de movimento coletivo dentro do cardume de peixes.
Em condições de pouca luz, os peixes apresentaram movimentos mais curtos e frequentes, o que pode ser uma estratégia para evitar colisões quando a informação visual é limitada. À medida que a intensidade da luz aumenta, os peixes percorrem caminhos mais longos e diretos e interagem mais fortemente com os seus pares e com os limites ambientais. Esta mudança comportamental destaca o papel crítico da informação visual na manutenção da coesão do grupo e da navegação espacial.
Nas simulações, os pesquisadores descobriram que à medida que a intensidade da luz aumentava, os peixes tendiam a nadar cada vez mais perto das paredes do tanque. Em grupos mais pequenos, este efeito é mais pronunciado, resultando em padrões de natação altamente polarizados, com todos os peixes alinhados e movendo-se na mesma direção. Em grupos maiores, no entanto, os peixes mostraram um padrão diferente – formando estruturas rotativas “fresadas” em torno do centro do tanque.
Dr. Theraulaz e sua equipe desenvolveram um modelo de natação rajada e plana com base na análise quantitativa dos movimentos dos peixes, concentrando-se em como as interações dos peixes com seus ambientes sociais e físicos mudam com as mudanças na intensidade da luz. O modelo replica com sucesso observações experimentais, mostrando como as mudanças induzidas pela luz no nível individual se transformam em cascata no comportamento coletivo no nível da população.
“A dinâmica coletiva que observamos nos tetrápodes Lamynosus sob diferentes condições de luz mostra que fatores ambientais, como a intensidade da luz, podem influenciar significativamente as interações sociais”, observou o Dr. Serraz. “Nosso trabalho não apenas esclarece o comportamento específico dos cardumes de peixes, mas também tem implicações mais amplas para a compreensão do comportamento coletivo de outras espécies animais”.
Este estudo destaca a importância de considerar variáveis ambientais ao estudar as interações sociais e o comportamento coletivo em animais. Também fornece uma base para estudos futuros sobre como outros factores, tais como a turvação da água ou a temperatura, afectam a dinâmica de grupo de peixes ou outras espécies sociais.
Referência do diário
Xu, T., Li,X., Lin, G., Escobedo, R., Han, Z., Chen, Número digital: https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1011636
Referência de imagem
G. Theraulaz, CRCA, CBI
David Villa ScienceImage/CBI/CNRS, Toulouse
Sobre o autor
Guy Serraraz é pesquisador sênior do Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) e atualmente trabalha no Centro de Pesquisa em Cognição Animal em Toulouse, França. Ele recebeu seu Ph.D. Bacharel pela Universidade de Aix-Marseille e licenciado pela Universidade de Toulouse Paul Sabatier. Ele é um especialista no estudo do comportamento animal coletivo e um pesquisador pioneiro na área de inteligência de enxames. Ele tem mais de cem publicações e cinco livros, dos quais Swarm Intelligence: From Natural to Artificial Systems (Oxford University Press, 1999) e Self-Organization in Biological Systems (Princeton University Press, 2001) são considerados livros de referência. Em 1996, foi agraciado com a Medalha de Bronze do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica.
senhor Clemente é pesquisador sênior do Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) e atualmente trabalha no Laboratório de Física Teórica em Toulouse, França. Graduou-se na École Normale Supérieure (ENS) de Paris com doutorado. em física teórica pela Université Pierre e Marie Curie e ENS. Ele é um especialista em física social e física estatística de não-equilíbrio. Ele é Árbitro Distinto da American Physical Society desde 2012 e recebeu a medalha de bronze do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica em 1994.
XU LI e TINGTING XUE Eles são estudantes de doutorado na Escola de Ciência de Sistemas da Universidade Normal de Pequim e trabalharam no Centro de Pesquisa em Cognição Animal em Toulouse, França, durante 18 meses. Seus interesses de pesquisa incluem movimento coletivo, transições de fase e fenômenos críticos, aprendizado de máquina e turbulência. Eles publicaram vários artigos, incluindo PLOS Computational Biology, Machine Learning: Science and Technology, Chinese Physics B, Physical Review Research e European Physics Letters.
