Простое правило объясняет сложные паттерны коллективного плавания рыб

Исследователи из Центра Шампалимо в Лиссабоне представили в журнале PNAS простое правило, объясняющее, как у рыб-зебр возникают сложные паттерны коллективного движения по мере их развития от личинок до взрослых особей.

Ключевые вызовы в изучении коллективного поведения:

• Получение богатого набора данных для надежного отслеживания каждой особи в группе.
• Создание модели, которая не просто имитирует поведение группы, а отражает реальные правила, используемые самими животными.

Новый подход: наблюдение за развитием

Вместо изучения взрослых рыб, где коллективное движение наиболее выражено, ученые наблюдали, как это поведение возникает в течение первого месяца развития рыб-зебр. Это позволило получить обширный набор данных.

Открытое правило: случайное притяжение

Используя метод отслеживания idTracker, исследователи обнаружили, что рыбы буквально случайным образом выбирают, какую особь следовать. Они не ориентируются на ближайшую, самую дальнюю или область с наибольшей плотностью рыб.

Почему взрослые рыбы образуют косяки, а молодые — нет?

Хотя правило случайного притяжения остается неизменным на всех этапах развития, время его применения меняется:

• Молодые рыбы тратят на следование за другими только 1% времени.
• У взрослых особей это время возрастает до 50%.

Таким образом, у взрослых рыб повышается вероятность движения в сторону высокой плотности особей, что и приводит к возникновению скоординированного группового движения.

Сила модели

Предложенная модель не только объясняет формирование коллективного движения, но и, вероятно, отражает реальное правило, используемое животными. Это правило, хотя и математически сложное, делает предсказания, зависящие только от переменных эксперимента (например, количества рыб в аквариуме), а не от дополнительных подстраиваемых параметров, что делает его очень надежным.