Comment les barrières changent le comportement des poissons-zèbres en bancs
Une étude révèle comment les obstacles impactent les interactions sociales et les schémas de nage des poissons-zèbres.
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Table des matières
- L'Expérience
- Faible Densité de Piliers
- Augmentation de la Densité des Piliers
- Une Transition Clé
- Le Modèle d'Interaction des Poissons
- Impacts d'un Environnement Bondé
- Habitats Naturels des Poissons
- Importance des Interactions Sociales
- Observations du Comportement des Poissons
- Conclusion
- Source originale
- Liens de référence
Dans les eaux ouvertes, les poissons ont tendance à nager ensemble en groupes appelés bancs. Ce comportement est commun à de nombreuses espèces de poissons. Quand les poissons sont en bancs, ils nagent généralement dans la même direction et essaient de rester proches les uns des autres. Mais que se passe-t-il quand il y a des obstacles sur leur chemin ? Ce texte discute de la façon dont les poissons-zèbres, un type courant de poisson d'eau douce, changent leur comportement quand ils rencontrent des barrières dans leur environnement.
L'Expérience
Pour étudier le comportement des poissons dans des Environnements bondés, une expérience a été conçue avec des poissons-zèbres. Ces poissons sont souvent utilisés en science parce qu'ils sont faciles à entretenir et ont des comportements sociaux similaires à d'autres espèces de poissons. Les chercheurs ont installé un aquarium avec des parois transparentes et ajouté des Piliers à différentes densités pour créer des obstacles. Les chercheurs ont observé comment les poissons-zèbres changeaient leurs motifs de nage et leurs interactions à mesure que le nombre de piliers augmentait.
Faible Densité de Piliers
Dans la première étape de l'expérience, les chercheurs ont placé quelques piliers dans le réservoir. Dans ce scénario, les poissons nageaient de manière plus organisée. Ils se regroupaient tout en gardant une distance typique les uns des autres, alignant leurs corps parallèlement. Ce comportement est similaire à celui qu'ils auraient dans des eaux libres sans obstacles. Les poissons-zèbres maintenaient leurs interactions sociales, montrant qu'ils pouvaient toujours se voir et réagir les uns aux autres même avec quelques barrières présentes.
Augmentation de la Densité des Piliers
À mesure que le nombre de piliers augmentait, les poissons ont commencé à afficher des comportements différents. À un certain point, la densité des piliers est devenue trop élevée. Quand cela est arrivé, les poissons-zèbres ne pouvaient plus nager dans leurs groupes habituels. Au lieu de cela, ils ont commencé à se répandre de manière aléatoire, montrant moins d'Alignement les uns avec les autres. Essentiellement, les obstacles ont changé la façon dont ils interagissaient.
Une Transition Clé
Le changement de comportement significatif a été remarqué quand la distance entre les piliers est devenue similaire à la distance préférée que les poissons gardent habituellement entre eux. C'est à ce moment que le comportement social des poissons est passé d'une nage organisée à une distribution plus aléatoire dans l'aquarium. Ce changement a mis en évidence comment les facteurs environnementaux peuvent influencer de manière drastique le comportement collectif.
Le Modèle d'Interaction des Poissons
Pour mieux comprendre ces observations, les chercheurs ont créé un modèle simple pour représenter comment les poissons-zèbres interagissaient entre eux lorsque l'environnement changeait. Dans ce modèle, plusieurs facteurs ont été pris en compte :
- Alignement : Quand deux poissons nagent dans la même direction, ils ont tendance à aligner leurs mouvements.
- Anti-alignement : Parfois, les poissons peuvent s'éloigner les uns des autres, créant un effet d'anti-alignement.
- Tumbling : Cela représente les changements de direction aléatoires que les poissons font en nageant.
Ce modèle a aidé à expliquer les observations expérimentales. À mesure que la densité des piliers augmentait, les poissons commençaient à se "tumbler" plus souvent, suggérant qu'ils étaient moins sûrs de leur environnement.
Impacts d'un Environnement Bondé
Les résultats de cette étude fournissent des informations importantes sur la façon dont les poissons s'adaptent à des environnements bondés. L'expérience a montré que, bien que les poissons-zèbres puissent maintenir leur structure sociale dans des situations à faible densité, les barrières en haute densité créent de la confusion. Les poissons perdent le contact visuel les uns avec les autres, entraînant un effondrement de leur comportement collectif.
Habitats Naturels des Poissons
Dans la nature, les poissons doivent souvent s'adapter à différents environnements. Ils peuvent vivre dans des rivières avec des plantes ou parmi des récifs dans l'océan, où la visibilité peut être compromise. Les changements dans leur environnement, comme la pollution ou le changement climatique, peuvent forcer les poissons à entrer dans des conditions inconnues. Dans ces cas, reconnaître comment les barrières affectent leurs interactions sociales devient crucial pour comprendre leur comportement.
Importance des Interactions Sociales
Les poissons s'appuient fortement sur les interactions sociales pour plusieurs raisons. Être dans un groupe peut fournir une protection contre les prédateurs, aider à trouver de la nourriture et améliorer leur capacité à naviguer dans leur environnement. Donc, quand ces interactions sont perturbées, cela représente un défi pour leur survie.
Observations du Comportement des Poissons
Grâce à un suivi et une analyse minutieux, les chercheurs ont découvert que les distances individuelles entre les poissons commençaient à augmenter à mesure que le nombre de piliers grandissait. Alors qu'ils s'éloignaient les uns des autres, les poissons montraient moins d'alignement et plus d'orientations aléatoires. Finalement, à mesure que les barrières devenaient plus denses, les poissons passaient d'un comportement social à une action indépendante, leur orientation étant davantage basée sur les piliers que sur les autres poissons.
Conclusion
L'étude des poissons-zèbres dans un environnement obstrué révèle comment les facteurs environnementaux peuvent modifier de manière significative le comportement social. Face à des barrières, les poissons peuvent avoir du mal à maintenir leurs motifs habituels, ce qui entraîne des changements dans leur mouvement collectif. Ces observations peuvent aider les scientifiques à comprendre les effets de divers environnements sur le comportement des poissons. La recherche continue dans ce domaine a des implications non seulement pour la faune, mais aussi pour la robotique et la conception de systèmes autonomes.
En explorant comment les poissons s'adaptent aux défis de leur environnement, on obtient une compréhension plus profonde des complexités du comportement social dans différentes espèces. Les idées recueillies peuvent informer de futures études et applications, tant en biologie qu'en technologie.
Titre: Behavioral transition of a fish school in a crowded environment
Résumé: In open water, social fish gather to form schools, in which fish generally align with each other. In this work, we study how this social behavior evolves when perturbed by artificial obstacles. We measure the collective behavior of a group of zebrafish in the presence of a periodic array of pillars. When pillar density is low, the fish regroup with a typical inter-distance and a well-polarized state with parallel orientations, similar to their behavior in open water conditions. Above a critical density of pillars, their social interactions, which are mostly based on vision, are screened and the fish spread randomly through the aquarium, orienting themselves along the free axes of the pillar lattice. The abrupt transition from natural to artificial orientation happens when the pillar inter-distance is comparable to the social distance of the fish, i.e., their most probable inter-distance. We develop a stochastic model of the relative orientation between fish pairs, taking into account alignment, anti-alignment and tumbling, from a distribution biased by the environment. This model provides a good description of the experimental probability distribution of the relative orientation between the fish and captures the behavioral transition. Using the model to fit the experimental data provides qualitative information on the evolution of cognitive parameters, such as the alignment or the tumbling rates, as the pillar density increases. At high pillar density, we find that the artificial environment imposes its geometrical constraints to the fish school, drastically increasing the tumbling rate.
Auteurs: Bruno Ventéjou, Iris Magniez--Papillon, Eric Bertin, Philippe Peyla, Aurélie Dupont
Dernière mise à jour: 2024-02-05 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2402.03123
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2402.03123
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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