Галки переходят от хаоса к порядку в зависимости от размера стаи

Новое исследование показывает, что хаотичные скопления галок, собирающиеся для отпугивания хищников, внезапно самоорганизуются, как только достигается определенная плотность птиц.

Изначально такие моббинговые группы неупорядочены. Однако совместное исследование биологов из Эксетерского университета, физиков из Стэнфордского университета и специалистов по информатике из Университета Саймона Фрейзера (Канада) выявило резкий переход к «упорядоченному движению» после достижения группой определенного порога плотности.

Также было установлено, что галки следуют разным правилам при моббинге хищников и при полете к местам зимнего ночлега.

Гибкие правила поведения

• Традиционный взгляд: считается, что коллективное поведение (стаи, рои, косяки рыб, толпы людей) возникает, когда каждая особь следует идентичному набору правил.
• Новое открытие: эти правила гибки и меняются в зависимости от контекста.
  • При полете на ночевку: галки следуют «топологическим правилам», реагируя на движения фиксированного числа ближайших соседей. Группы остаются упорядоченными независимо от общего размера стаи.
  • При моббинге хищника: галки используют «метрические правила», реагируя на всех соседей в пределах заданного расстояния. В этом случае порядок возникает из хаоса.

Фазовый переход в поведении

Птицы издают тревожные крики, чтобы собрать сородичей. Первоначально такие группы полностью дезорганизованы. Когда плотность птиц достигает определенного порога, происходит внезапный «переворот» в упорядоченное, сплоченное состояние: птицы выстраиваются в соответствии с соседями и движутся организованно.

Доктор Алекс Торнтон из Центра экологии и охраны природы объясняет: «Этот внезапный переход от беспорядка к порядку аналогичен фазовым переходам в физике, например, когда вода превращается в лёд».

Практическое применение

Открытие того, что правила коллективного поведения могут меняться в разных контекстах, имеет значение для разработки автономных транспортных средств. Рои беспилотных летательных аппаратов (дронов) потенциально могут использоваться для экологических обследований, тушения пожаров и поисково-спасательных работ.

«Изучая поведение галок, мы можем начать проектировать дроны, которые изменяют свое роевое поведение, чтобы максимизировать эффективность в различных ситуациях», — отмечает доктор Торнтон.

Методология

Для создания 3D-реконструкций движения каждой птицы в стае использовались высокоскоростные камеры, снимавшие стаи диких галок в Корнуолле (Великобритания).

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications под названием: «Поведенческая пластичность и переход к порядку в стаях галок».