Менно Шефер / shutterstock

Наблюдение за скучающими криками, когда птицы несутся, ныряют и катятся по небу, - одно из величайших удовольствий сумеречного зимнего вечера. От Неаполя до Ньюкасла эти стаи проворных птиц демонстрируют одинаково невероятные акробатические представления, двигаясь совершенно синхронно. Но как они это делают? Почему они не терпят крах? И какой в ​​этом смысл?

Еще в 1930s один из ведущих ученых предположил, что птицы должны иметь психические силы работать вместе в стае. К счастью, современная наука начинает находить лучшие ответы.

Чтобы понять, что делают скворцы, мы начнем с 1987, когда новаторский компьютерный ученый Крейг Рейнольдс создал симуляция стая птиц, Эти «бои», как Рейнольдс назвал своими созданными компьютером существами, следовали только трем простым правилам для создания их различных моделей движения: соседние птицы будут двигаться дальше друг от друга, птицы будут выравнивать свое направление и скорость, а более отдаленные птицы будут приближаться.

Некоторые из этих шаблонов затем использовались для создания реалистично выглядящих групп животных в фильмах, начиная с «Возвращений Бэтмена» в 1992 и его рои летучих мышей и «армия» пингвинов, Важно отметить, что эта модель не требовала каких-либо дальней дистанции или сверхъестественных способностей - только локальные взаимодействия. Модель Рейнольдса доказала, что сложное стадо действительно возможно через отдельных людей, следуя основным правилам, и получающиеся группы, безусловно, «выглядят» как те, что в природе.

С этой отправной точки возникла целая область моделирования движения животных. Согласование этих моделей с реальностью было впечатляюще достигнуто в 2008 группой в Италии, которая смогла снять скандальные скандалы вокруг железнодорожной станции в Риме, восстановить свои позиции в 3D и показать правила которые были использованы. Они обнаружили, что скворцы стремились соответствовать направлению и скорости ближайших семи или около того соседей, а не реагировать на движения всех соседних птиц вокруг них.

Когда мы наблюдаем пульсацию шумов в волнах и закручивание в массивы форм, часто кажется, что есть места, где птицы замедляются и становятся густо упакованными, или где они ускоряются и распространяются шире. На самом деле это во многом благодаря оптической иллюзии, созданной скоплением 3D, проецируемой на наш взгляд на мир 2D, и научной Модели предположить, что птицы летят с постоянной скоростью.

Благодаря усилиям ученых-компьютерщиков, физиков-теоретиков и поведенческих биологов мы теперь знаем, как возникают эти мутации. Следующий вопрос: почему они вообще случаются - что заставило скворцов развивать это поведение?

Одно простое объяснение - это необходимость в тепле ночью в зимний период: птицам нужно собираться в более теплых местах и ​​ночевать в непосредственной близости, чтобы остаться в живых. Скворцы могут упаковать себя в место для ночлега - тростниковые заросли, плотные живые изгороди, человеческие сооружения, такие как строительные леса, - на более чем 500 птиц на кубический метриногда в стаях по несколько миллионов птиц. Такие высокие концентрации птиц были бы заманчивой целью для хищников. Ни одна птица не хочет быть той, которую выбирает хищник, поэтому безопасность в цифрах - это название игры, а вихревые массы создают эффект путаницы, предотвращая попадание в цель одного человека.

Скворцы не экстрасенсы - они просто хорошо следуют правилам. Фотография Адри / shutterstock

Тем не менее, скворцы часто добираются до насестов на многие десятки километров, и они сжигают больше энергии на этих рейсах, чем можно было бы сэкономить, разместившись в немного более теплых местах. Поэтому мотивация для этих колоссальных мест должна быть не только температурой.

Безопасность в цифрах может повлиять на модель, но интригующая идея предполагает, что могут образовываться стада, чтобы люди могли обмениваться информацией о поиске пищи. Это, «гипотеза информационного центра», Предполагает, что, когда еда неоднородна и трудно найти лучшее, долгосрочное решение требует взаимного обмена информацией между большим количеством людей. Подобно тому, как медоносные пчелы разделяют местонахождение цветочных участков, птицы, которые находят еду в один день и делятся информацией в одночасье, получат выгоду от подобной информации в другой день. Хотя большее количество птиц присоединяется к насестам когда еда в дефицитечто, как представляется, обеспечивает некоторую ограниченную поддержку этой идеи, до настоящего времени оказалось чрезвычайно трудно правильно проверить общую гипотезу.

Наше понимание движущихся групп животных значительно расширилось за последние несколько десятилетий. Следующая задача состоит в том, чтобы понять эволюционное и адаптивное давление, которое создало такое поведение, и что это может означать для сохранения при изменении этого давления. Возможно, мы сможем адаптировать наше понимание и использовать его для улучшения автономного управления роботизированными системами. Возможно, в час пик поведение автоматических машин будущего будет зависеть от скворцов и их бормотаний.

Об авторах

А. Джейми Вуд, старший преподаватель кафедры биологии и математики, Университет Йорка и Колин Бил, старший преподаватель экологии, Университет Йорка

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon