Bird Science: Miért repülnek a szinkronizált seregélyek a túlélésükért

A szürkületes téli este egyik nagy öröme az, hogy a madárcsillogások figyelik, ahogy a madarak megrándulnak, merülnek, és a kerék az égen keresztül. Nápolytól Newcastleig ezek az agilis madarak állományai ugyanazt a hihetetlen akrobatikus képet mutatják, hogy tökéletes szinkronban mozogjanak. De hogyan csinálják? Miért nem ütközik össze? És mi a lényeg?

Az 1930-as években az egyik vezető tudós azt javasolta, hogy a madaraknak pszichés erővel kell rendelkezniük, hogy együtt dolgozzanak egy állományban. Szerencsére a modern tudomány egyre jobb választ talál.

Ahhoz, hogy megértsük, mit csinálnak a seregek, 1987-ben kezdődünk, amikor Craig Reynolds úttörő informatikus tudós egy madárállományt szimulált. Ezek a „boidok”, amint Reynolds számítógépes teremtményeket hívott, csak három egyszerű szabályt követett, hogy létrehozzák a különböző mozgási mintákat: a közeli madarak tovább haladnak egymástól, a madarak összehangolják az irányukat és a sebességüket, és a távolabbi madarak közelebb kerülnének.

Lásd még: Swirling Starlings Generating “Birdnado” az Apocalyptic Reddit Photo-ban

Ezek közül a minták közül néhányat használtak arra, hogy valósághű állati csoportokat hozzanak létre a filmekben, kezdve Batman visszatér 1992-ben a denevérek és a pingvinek „hadserege”. Alapvető fontosságú, hogy ez a modell nem igényel hosszú távú irányítást, vagy természetfeletti erőt - csak helyi kölcsönhatásokat. Reynolds modellje bizonyult egy komplex állománynak, amely valóban lehetséges az alapvető szabályokat követő egyéneken keresztül, és az így létrejött csoportok természetesen úgy nézett ki, mint a természetben.

Ebből a kiindulási pontból az állatmozgás modellezésének teljes területe jött létre. Ezeknek a modelleknek a valósághoz való illeszkedését 2008-ban látványosan elérte egy olyan olaszországi csoport, aki képes volt a római vasútállomás körüli főszereplő zűrzavarokat filmezni, helyreállítani a 3D-s pozíciókat, és bemutatni a használt szabályokat. Azt találták, hogy a seregélyek a hét legközelebbi szomszéd irányát és sebességét igyekeztek illeszteni, nem pedig a közeli madarak körülöttük lévő mozgásokra.

Amikor a hullámokban lüktető zűrzavart nézzük, és alakzatokba forgatjuk, gyakran úgy tűnik, hogy vannak olyan területek, ahol a madarak lassúak és sűrűn csomagolódnak, vagy ahol felgyorsulnak, és szélesebb körben elterjednek. Tény, hogy ez nagyrészt az optikai csalódásnak köszönhető, amelyet a 3D-s állomány a világ 2D-jére vetítve vetít, és a tudományos modellek azt sugallják, hogy a madarak állandó sebességgel repülnek.

A számítógép-tudósok, az elméleti fizikusok és a viselkedésbiológusok erőfeszítéseinek köszönhetően most már tudjuk, hogyan keletkeznek ezek a zűrzavarok. A következő kérdés: Miért történnek egyáltalán? Mi okozza a seregeket, hogy fejlesszék ezt a viselkedést?

Egy egyszerű magyarázat az, hogy a téli időszakban éjszaka melegségre van szükség: A madaraknak melegebb helyeken kell összegyűjteniük, és közel kell lenniük ahhoz, hogy életben maradjanak. A seregélyek a kanyargós helyszínre - nádasokba, sűrű sövényekbe, emberi struktúrákba, pl. Állványokba - helyezkedhetnek el, több mint 500 madár köbméterenként, néha több millió madárállományban. A madarak ilyen magas koncentrációja csábító cél lenne a ragadozók számára. Egyik madár sem akar lenni, aki egy ragadozó leveszi, így a számok biztonsága a játék neve, és az örvénylő tömegek zavart okozó hatást fejtenek ki, ami megakadályozza, hogy egyetlen egyén ne legyen célzott.

A seregek azonban gyakran több tíz kilométeres távolságra indulnak, és több energiát égetnek el ezeken a járatokon, mint amennyit csak kis melegebb helyeken lehetett megtakarítani. Ezért ezeknek a hatalmas helyeknek a motivációja több, mint a hőmérséklet.

Lásd még: A Csillagászok hatalmas rajza elfojtotta az égboltot Rómában

A számok biztonsága vezethet a mintához, de egy érdekes ötlet azt sugallja, hogy az állományok úgy alakulhatnak, hogy az egyének megoszthassák a táplálékkal kapcsolatos információkat. Ez, az „információs központ hipotézise”, arra utal, hogy ha az élelmiszer szétválasztható és nehezen megtalálható, a legjobb hosszú távú megoldás megköveteli az információk kölcsönös megosztását nagyszámú egyén között. Ugyanúgy, ahogy a méhek megosztják a virágfoltok helyét, az egy napot megelõzõ madarak, és az egyik napról a másikra megosztják az információkat. Habár a madarak nagyobb száma csatlakozik a falatokhoz, amikor az élelmiszer a legszegényebb, ami úgy tűnik, hogy korlátozott mértékben támogatja az ötletet, eddig rendkívül nehéz bizonyítani az általános hipotézis megfelelő tesztelését.

A mozgó állatcsoportok megértése az elmúlt évtizedekben óriási mértékben bővült. A következő kihívás az, hogy megértsük az evolúciós és adaptív nyomásokat, amelyek ezt a viselkedést hozták létre, és mit jelenthet a védelem szempontjából, ahogy ezek a nyomások megváltoznak. Lehetséges, hogy tudjuk adaptálni a megértésünket, és felhasználhatjuk a robotrendszerek autonóm vezérlésének javítására. Talán a jövő automatizált autóinak csúcsforgalmi viselkedése a seregélyeken és azok zűrzavarán alapul.

Ezt a cikket eredetileg az A. Jamie Wood és a Colin Beale The Conversation című könyvében publikálták. Olvassa el az eredeti cikket itt.