Vitenskapen bak en av naturens flotteste skjermer

Vitenskapen bak en av naturens flotteste skjermer
Menno Schaefer / shutterstock

Å se på stjernestørrelser som fuglene suger, dykker og kjører gjennom himmelen er en av de store gledene til en dusk vinterkveld. Fra Napoli til Newcastle er disse flokkene av løvfugler alle de samme på samme utrolige akrobatiske skjerm som beveger seg i perfekt synkronisering. Men hvordan gjør de det? Hvorfor krasjer de ikke? Og hva er poenget?

Tilbake i 1930s foreslo en ledende forsker at fugler må ha psykiske krefter å operere sammen i en flokk. Heldigvis begynner moderne vitenskap å finne noen bedre svar.

For å forstå hva stjernene gjør, begynner vi tilbake i 1987 da den banebrytende datavidenskaperen Craig Reynolds opprettet en simulering av en flokk fugler. Disse "boydene", som Reynolds kalte sine datamaskingenererte skapninger, fulgte bare tre enkle regler for å skape deres forskjellige bevegelsesmønstre: nærliggende fugler ville bevege seg lenger fra hverandre, fuglene ville justere retningen og hastigheten, og fjernere fugler ville bevege seg nærmere.

Noen av disse mønstrene ble da brukt til å skape realistiske utseende dyregrupper i filmer, startet med Batman Returns i 1992 og dens sværmer av flaggermus og "hær" av pingviner. For det meste behøvde denne modellen ikke noen langdistanseveiledning eller overnaturlige krefter - bare lokale samspill. Reynolds modell viste at en kompleks flok faktisk var mulig gjennom enkeltpersoner som fulgte grunnleggende regler, og de resulterende gruppene "sikkert" så ut som de i naturen.

Fra dette utgangspunktet oppsto et helt felt med dyrebevegelsesmodellering. Matchende disse modellene til virkeligheten ble oppnådd spektakulært i 2008 av en gruppe i Italia som var i stand til å filme stjerneobservasjoner rundt jernbanestasjonen i Roma, rekonstruere sine stillinger i 3D, og ​​vise reglene som ble brukt. Det de fant var at stjernene forsøkte å matche retningen og hastigheten til de nærmeste syv eller så naboer, i stedet for å reagere på bevegelsene til alle nærliggende fugler rundt dem.

Når vi ser en murmur som pulserer i bølger og virvler inn i arrays av figurer, virker det ofte som om det er områder hvor fugler sakte og blir tykt pakket inn, eller hvor de går raskere og sprer seg bredere fra hverandre. Faktisk er dette i stor grad takket være en optisk illusjon laget av 3D flokken som projiseres på vår 2D-visning av verden, og vitenskapelig modeller antyder at fuglene flyr med jevn fart.

Takket være innsatsen fra datavitenskapsfolk, teoretiske fysikere og atferdsbiologer vet vi nå hvordan disse murmurasjonene genereres. Det neste spørsmålet er hvorfor skjer det i det hele tatt - hva har forårsaket stjernene å utvikle denne oppførselen?


Få det siste fra InnerSelf


En enkel forklaring er behovet for varme om natten om vinteren: fuglene trenger å samle seg sammen på varmere steder og roost i umiddelbar nærhet bare for å holde seg i live. Starlings kan pakke seg inn i et roosting-sted - reed beds, tette hekker, menneskelige strukturer som stillas - på mer enn 500 fugler per kubikkmeter, noen ganger i flokker av flere millioner fugler. Slike høye konsentrasjoner av fugler ville være et fristende mål for rovdyr. Ingen fugl vil være den som en rovdyr plukker ut, så sikkerheten i tall er navnet på spillet, og hvirvlende masser skaper en forvirringseffekt som hindrer at et enkelt individ blir målrettet.

Vitenskapen bak en av naturens flotteste skjermer
Starlings er ikke psykiske - de er bare gode til å følge reglene.
Fotografi av Adri / shutterstock

Stjerner pendler imidlertid ofte fra mange tiotals kilometer unna, og de brenner opp mer energi på disse flyene enn det som kan bli frelst ved å roostere i marginalt varmere steder. Derfor må motivasjonen for disse kolossale roostene være mer enn temperatur alene.

Sikkerhet i antall kan kjøre mønsteret, men en spennende ide tyder på at flokker kan danne slik at enkeltpersoner kan dele informasjon om foraging. Dette, "informasjonssenterhypotesen", Antyder at når maten er ujevn og vanskelig å finne den beste langsiktige løsningen, krever det felles deling av informasjon mellom et stort antall individer. Akkurat som honningbier deler plasseringen av blomsterklokker, vil fugler som finner mat en dag og dele informasjon over natten, dra nytte av lignende informasjon en annen dag. Selv om større antall fugler er med i roostene når maten er i skarpeste, som synes å gi litt begrenset støtte til ideen, har det hittil vist seg å være ekstremt vanskelig å ordentlig teste den generelle hypotesen.

Vår forståelse for flyttende dyregrupper har utvidet seg enormt de siste tiårene. Den neste utfordringen er å forstå det evolusjonære og adaptive presset som har skapt denne oppførselen, og hva det kan bety for bevaring som de pressene forandrer seg. Muligens kan vi tilpasse vår forståelse og bruke den til å forbedre den autonome kontrollen av robotsystemer. Kanskje rush-timers oppførsel av fremtidens automatiserte biler vil være basert på starlings og deres murmureringer.Den Conversation

Om forfatterne

A. Jamie Wood, Universitetslektor, Avdelinger for biologi og matematikk, University of York og colin beale, seniorlærer i økologi, University of York

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

{amazonWS: searchindex = Bøker; søkeord = naturens mysterier; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

følg InnerSelf på

facebook-ikonettwitter-iconrss-ikonet

Få den siste via e-post

{Emailcloak = off}