Peces en formación vertical, la sorprendente estrategia que rompe con décadas de mitos científicos

Durante décadas, la imagen de peces nadando en formación de diamante dominó tanto la divulgación científica como la literatura académica. Sin embargo, un estudio de las universidades de Princeton y Harvard, publicado en Scientific Reports, y reportado por Muy Interesante, cuestionó este paradigma.

Los investigadores utilizaron un sistema de seguimiento tridimensional para demostrar que los peces tienden a organizarse en una estructura vertical tipo escalera, y no en patrones planos como se creía.

El experimento, dirigido por la ingeniera Radhika Nagpal, empleó seis ejemplares de danio gigante (Devario aequipinnatus) nadando durante diez horas en un tanque con flujo constante. Dos cámaras, colocadas en los ejes lateral e inferior, captaron la posición de cada pez en tres dimensiones. El sistema de visión computacional, basado en inteligencia artificial, identificó con precisión la orientación de cada pez y permitió reconstruir trayectorias completas.

El análisis abarcó más de 260.000 fotogramas y más de dos millones de pares de posiciones relativas, lo que proporcionó una visión detallada y continua de la dinámica grupal.

La hipótesis de la formación en diamante se originó en los años setenta con los biomecánicos Daniel Weihs y Michael Lighthill, quienes propusieron que nadar en un patrón romboidal ofrecía beneficios energéticos al reducir turbulencias. Esta idea fue ampliamente aceptada y replicada en modelos computacionales y robots submarinos.

No obstante, la mayoría de esos estudios se realizaron en entornos limitados, sin considerar el eje vertical. El nuevo estudio reveló que solo el 25,2% de los pares de peces se ubicaban en formaciones planas, y la formación en diamante apareció en menos del 0,1% de los casos analizados.

El análisis mostró que la disposición más común entre los peces era una formación tipo escalera vertical, presente en el 79% de los pares observados. En esta estructura, cada pez se sitúa ligeramente por encima o por debajo del anterior, distribuyéndose en profundidad y altura. Este patrón, similar a la formación de aviones en vuelo, permite un desplazamiento eficiente sin requerir una alineación exacta.

A lo largo del experimento, los peces ajustaron su velocidad desde 0,2 hasta 0,14 longitudes corporales por segundo (BL/s), reflejando una adaptación al flujo del agua. La organización del banco fue altamente dinámica: la posición relativa de cada pez cambiaba completamente cada 48 segundos, y la estructura grupal se reorganizaba en 32 segundos, lo que contradice la idea de formaciones estables.

Según los autores, la escalera vertical ofrece beneficios hidrodinámicos comparables a los de la formación en diamante, pero con menor exigencia de sincronización. Al distribuirse en planos verticales, los peces evitan las turbulencias generadas por sus compañeros y se benefician de corrientes favorables sin necesidad de coordinar sus movimientos con precisión.

El patrón también demostró capacidad de adaptación. Cuando aumentó la velocidad del agua, la formación se estiró, aunque mantuvo su estructura general. Los investigadores destacaron que el espaciamiento vertical cumple una función energética clave, vinculada a la forma corporal y la capacidad de propulsión de cada especie.

El hallazgo tiene implicaciones relevantes para la robótica. El laboratorio de Nagpal desarrolla enjambres de robots submarinos inspirados en peces, y esta nueva comprensión sobre la organización tridimensional podría optimizar su programación, haciéndolos más eficientes y adaptables.

Además, el estudio cuestiona modelos hidrodinámicos tradicionales que priorizaban figuras geométricas fijas. Los datos sugieren que la eficiencia grupal puede lograrse mediante configuraciones cambiantes y temporales, abriendo nuevas líneas de investigación sobre el movimiento colectivo en aves, insectos y microorganismos.

A pesar de sus avances, el estudio deja abiertas varias preguntas. No se sabe aún si la formación en escalera es común a otras especies o si depende de características morfológicas específicas. Tampoco se exploró cómo influyen factores como el tamaño del grupo, el tipo de entorno (océano, río, lago) o el uso de sentidos como la vista o la línea lateral en el mantenimiento de la estructura tridimensional.

Desde una perspectiva evolutiva, los autores sugieren que este tipo de organización pudo haber sido favorecido por su eficiencia energética.