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Fundação Champalimaud descobre regra simples para explicar movimento coordenado dos peixes

Os cientistas usaram uma nova abordagem para estudar o aparecimento da natação coletiva dos peixes desde a fase larvar até à idade adulta

Athila Bertoncini

Cientistas do Laboratório de Comportamento Coletivo descobriram que a forma como os peixes escolhem qual o indivíduo que vão seguir num cardume é completamente aleatória. Mas é muito mais usada pelos peixes adultos do que pelos jovens

Virgílio Azevedo

Virgílio Azevedo

Redator Principal

Uma nova abordagem para estudar o aparecimento do movimento coordenado nos peixes em cardume, feita por cientistas do Laboratório de Comportamento Coletivo da Fundação Champalimaud, revela que este movimento se deve a uma regra surpreendentemente simples.

Observar o movimento gerado por centenas de peixes enquanto nadam em conjunto é sempre fascinante, mas este padrão complexo de movimento coletivo tem intrigado os cientistas, porque o seu aparecimento é muito difícil de explicar.

Num artigo publicado esta segunda-feira na revista científica "PNAS" (Proceedings of the National Academy of Sciences), investigadores do Centro Champalimaud apresentam uma regra simples para explicar como surgem os padrões complexos no peixe-zebra à medida que este animal se desenvolve, ou seja, desde a fase larval até à idade adulta.

Como emerge a natação coletiva

Gonzalo de Polavieja, investigador principal do Laboratório de Comportamento Coletivo, constata que "há muitos modelos que tentam explicar como é que a natação coletiva emerge em grupos de peixes, mas muitos deles ficam aquém do objetivo e isso deve-se a dois desafios principais".

O primeiro "é poder contar com um conjunto de dados poderoso, isto é, ter acesso a dados suficientes que nos permitam seguir de forma confiável cada indivíduo no grupo", uma tarefa bastante difícil, "porque os peixes movem-se em três dimensões e são fisicamente muito semelhantes", o que significa que "quanto mais animais quisermos observar ao mesmo tempo, mais difícil se torna". O segundo desafio é ainda maior: "É conseguir construir um modelo que não imita apenas o comportamento, mas é capaz de revelar as regras que os próprios animais usam”, esclarece o investigador.

No estudo agora publicado, da autoria de Gonzalo de Polavieja e Robert Hinz, estudante de doutoramento do laboratório do Centro Champalimaud, foi usada uma abordagem original para ultrapassar estes problemas. A maioria dos estudos são realizados em animais adultos, para os quais os padrões de movimento coletivo são os mais óbvios, "mas em vez disso decidimos observar o aparecimento da natação coletiva à medida que o animal se desenvolve", revela Gonzalo de Polavieja.

É verdade que os peixes-zebra, quando são jovens, não nadam frequentemente em grupo, mas acabam por desenvolver gradualmente os padrões de movimento em cardume durante o primeiro mês de vida, formando eventualmente grandes grupos quando adultos.

Atração aleatória

"O facto de termos seguindo os peixes desde tenra idade, permitiu-nos obter um conjunto de dados muito completo e foi dessa forma que descobrimos uma regra comportamental muito forte". Usando este grande conjunto de dados e um método avançado para seguir os peixes, o chamado idTracker, desenvolvido pelo próprio Laboratório de Comportamento Coletivo, os investigadores testaram uma série de regras que poderiam explicar o comportamento. Para sua surpresa, acabou por prevalecer a regra mais simples, a regra de atração aleatória.

Em teoria, os peixes poderiam estar a usar várias estratégias diferentes para decidirem onde nadar. "Podiam, por exemplo, escolher nadar em direção ao peixe mais próximo, ou ao mais distante, ou em direção a uma maior densidade de peixes". Polavieja e Hinz testaram muitas opções. Mas descobriram que a forma como os peixes escolhem qual o peixe que vão seguir é literalmente aleatória.

Se o peixe-zebra faz esta escolha de forma aleatória, porque é que os mais jovens não formam cardumes mas os adultos sim? "Descobrimos que os padrões de grupo se tornavam mais proeminentes nos adultos porque, quando comparados com os animais mais jovens, eles passam menos tempo nadando de forma independente e mais tempo seguindo outros peixes", explica Polavieja.

Com efeito, embora a regra de atração aleatória permaneça a mesma durante o desenvolvimento, os peixes mais jovens gastam apenas 1% do tempo a aplicá-la. À medida que se desenvolvem, esse tempo aumenta exponencialmente até atingir 50% no adulto. Portanto, usando esta regra simples, os animais adultos são mais propensos a moverem-se para onde existe uma alta densidade de peixes, sem formarem agregados, e fazendo com que o movimento do grupo surja.

O modelo desenvolvido pelos cientistas revela ainda a regra que cada peixe individualmente está a seguir. "A regra que encontrámos, embora matematicamente complexa, consegue fazer previsões que são independentes de quaisquer parâmetros fixos, e estão apenas relacionadas com variáveis experimentais, como é o caso do número de peixes num tanque, o que torna o nosso modelo muito robusto”, conclui Gonzalo de Polavieja.