Как рыбки данио поддерживают эффективное и справедливое пищевое поведение

Новое понимание того, как рыбки данио достигают почти оптимальной эффективности поиска пищи и равенства внутри групп, опубликовано в открытом журнале eLife.

Результаты, основанные на анализе совместных паттернов плавания отдельных особей и групп, а также на детальных математических моделях их поведения, показывают, что специализированные социальные взаимодействия позволяют животным эффективно добывать пищу и приводят к более равномерному распределению еды среди членов группы.

Жизнь в группе имеет явные преимущества, включая разделение обязанностей и ресурсов. Понимание взаимодействий между особями, которые порождают групповое поведение, поэтому является ключевым для изучения коллективного поведения в группах животных и других биологических системах.

«В реальных условиях животные, вероятно, сталкиваются с несколькими источниками пищи или угрозами, где поддержание плотной группы может быть невыгодным для всех её членов», — поясняет ведущий автор Рой Харпаз, бывший аспирант Института Вейцмана (Израиль), а ныне постдок в Гарвардском университете (США). — «Действительно, было показано, что стайные виды рассеиваются при столкновении с распределёнными ресурсами. Мы стремились охарактеризовать групповой поиск пищи в сложных средах и определить функциональные взаимодействия между членами группы».

Харпаз и его научный руководитель Элад Шнейдман из Института Вейцмана изучали свободный поиск пищи группами взрослых рыбок данио на открытой арене. Они отслеживали пищевое поведение отдельных рыб и групп из трёх или шести особей в большой круглой арене с мелкой водой, где на поверхности были разбросаны мелкие хлопья пищи. Трекинг показал, что рыбы улавливали манёвры плавания своих сородичей, указывающие на наличие пищи, и реагировали, направляясь к этим местам.

Затем команда сравнила предсказательную силу семейства математических моделей, основанных на выведенных функциональных и социальных взаимодействиях между рыбками данио. Модель, точно описывающая индивидуальное и групповое пищевое поведение, предполагает, что взаимодействия между рыбами позволяют им комбинировать индивидуальную и социальную информацию для достижения почти оптимальной эффективности фуражирования и способствуют более равному потреблению пищи внутри групп.

«Из различных социальных моделей, которые мы тестировали, только та, что основана на социальных взаимодействиях, выведенных из наблюдений за реальными рыбами, приводит к повышению эффективности и равенства», — говорит Харпаз. — «Кроме того, наша модель показывает, что взаимодействия, которые максимизировали бы эффективность в этих социальных моделях фуражирования, зависят от размера группы, но не обязательно от распределения пищи. Поэтому мы предполагаем, что рыбы адаптивно выбирают подгруппу соседей, к которым они "прислушиваются", чтобы определить своё собственное поведение».

«Построение точных моделей индивидуального поведения групп рыб позволило нам вывести детали эффективных социальных взаимодействий между ними и выявить высокоэффективную и устойчивую стратегию поиска пищи», — заключает старший автор Элад Шнейдман. — «Эта работа является примером силы использования детального анализа особей в реальных группах для построения основанных на данных моделей социальных взаимодействий и использования этих моделей для связи действий отдельных животных с коллективным поведением группы».