Роборыба: Лидерство в изучении групповой динамики

Учёные из Великобритании создали первую реалистичную роботизированную рыбу, которую стая принимает за свою. Это открывает новые возможности для изучения поведения рыб и групповой динамики, что даёт полезную информацию для управления пресноводными и морскими экосистемами, прогнозирования миграционных путей и оценки вероятного влияния деятельности человека на популяции рыб.

«Мы доказали, что можно использовать роботизированных рыб для изучения взаимоотношений между особями, динамики стаи, а также поведения отдельных рыб», — говорит аспирант Джолион Фариа из Университета Лидса. «Раньше нам приходилось наблюдать за стаей и менять условия среды, чтобы увидеть, как это повлияет на поведение. Поскольку роборыба принимается стаей, мы можем использовать её для контроля одной или нескольких особей, что позволяет изучать сложные ситуации, такие как агрессивное, кооперативное, антихищническое и родительское поведение».

Компьютерно управляемая копия — названная создателями Джоном Дайером, доктором Дином Уотерсом и Натали Холт «Роборыбой» — представляет собой гипсовую модель трёхиглой колюшки с ацетатным плавником, раскрашенную под окраску настоящей рыбы. Учёным нужно было доказать, что Роборыба принимается группой настолько, чтобы рыбы реагировали на неё как на обычного члена стаи.

«Хотя для нас Роборыба выглядела как колюшка, мы не были уверены, что другие рыбы увидят её в том же свете», — пояснил Джолион. «Мы также думали, что может быть проблема с запахом, так как рыбы используют химические сигналы в воде для идентификации сородичей. В итоге Роборыба была принята сразу — хотя мы и испытали различные модели, пока не нашли ту, что работает лучше всего».

Роборыбу помещали в аквариум с одной рыбой или группой из десяти, а затем программировали следовать по заданному маршруту со скоростью чуть выше обычной для рыб. Целью было выяснить, сможет ли Роборыба побудить других рыб покинуть укрытие в аквариуме и убедить своих компаньонов совершить поворот на 90 градусов.

Одиночные рыбы покидали укрытие гораздо раньше, если инициатором движения была Роборыба, чем если бы они действовали самостоятельно, хотя группы рыб покидали укрытие довольно быстро и без внешней мотивации. Роборыбе удавалось убедить как одиночных рыб, так и группы совершить поворот. Однако чем больше времени рыбы проводили в аквариуме, тем реже они демонстрировали стайное поведение — как самостоятельно, так и в ответ на действия Роборыбы.

«Поскольку Роборыба двигалась быстрее, без остановок и обычно находилась впереди или на краю стаи, другие рыбы воспринимали её как смелую и решительную в своих действиях, что побуждало их следовать за ней», — сказал Джолион. «Рыбы легче поддавались влиянию более смелого члена, когда нервничали в новой обстановке. Как только они привыкали к аквариуму, они начинали довольно свободно исследовать его, а не двигаться синхронно, как в начале».

Эксперименты, финансируемые Советом по биотехнологическим и биологическим исследованиям и Советом по инженерным и физическим наукам, также позволили исследователям ответить на давний вопрос групповой динамики: зависит ли способность особи влиять на группу от того, насколько близко друг к другу находятся её члены. Фактически, когда Роборыба поворачивала, её ближайший сосед поворачивал первым, но не имело значения, находился ли он на расстоянии 9 см или 33 см от робота. Большинство моделей групповой динамики основаны на предположении, что чем ближе вы к соседу, тем большее влияние оказываете, но это исследование добавило веса аргументу, что относительное, а не метрическое расстояние, является более важным.