Индивидуальность управляет коллективным поведением стайных рыб

Новое исследование показывает, как «личности животных» — межиндивидуальные различия в поведении — могут определять коллективное поведение и функционирование групп, таких как стаи рыб, включая их сплоченность, лидерство, динамику движения и успешность группы. Эти результаты, полученные учеными из Констанцского университета, Института орнитологии Общества Макса Планка и Кембриджского университета, дают важное понимание, которое может помочь объяснить и предсказать возникновение сложных коллективных поведенческих паттернов на разных социальных и экологических уровнях. Это имеет значение для охраны природы и рыболовства, а также может помочь в создании биоинспирированных роев роботов. Исследование может даже помочь понять человеческое общество и работу команд. Работа опубликована 7 сентября 2017 года в журнале Current Biology.

В новом исследовании команда представила убедительные экспериментальные и теоретические доказательства того, что индивидуальные характеристики играют фундаментальную роль в динамике и функционировании социальных групп. Впервые показано, как поведение групп можно предсказать на основе характеристик составляющих их особей.

Эксперимент с колюшками

• Чтобы понять влияние особей на коллективное поведение группы, трехшипых колюшек тестировали в различных поведенческих тестах, а затем помещали в группы в разные экологические условия, точно отслеживая их положение и движения.
• Рыбы, которые в тестах проводили больше времени рядом с другими, в свободно плавающих стаях имели более низкую индивидуальную скорость, занимали более центральные позиции в группе и с большей вероятностью следовали за другими.
• Группы, состоящие из таких «социальных» и медлительных особей, были более сплоченными, меньше двигались и были значительно менее скоординированными, чем группы из менее социальных и более быстрых рыб.

Влияние на успешность поиска пищи

• Тестирование стай в средах со скрытыми участками пищи показало, что комбинация исследовательской активности рыб и их скорости в группе в конечном итоге определяла как индивидуальную, так и групповую успешность в добыче пищи.

Компьютерное моделирование

• Ученые создали простую агентную компьютерную модель самоорганизующихся групп. Она позволила показать, что эти эффекты на разных уровнях естественным образом возникают из локальных взаимодействий особей, которые просто различаются по предпочитаемой скорости плавания.
• Это говорит о том, что индивидуальные различия в скорости могут быть простым самоорганизующимся механизмом, благодаря которому возникает коллективное поведение и функционирование группы, без необходимости у особей обладать глобальным знанием о всей группе.

Значение исследования

По словам ведущего автора Йолле Йоллеса, гармонизация двух разных подходов из областей изучения личности животных и коллективного поведения позволила дать простое и непротиворечивое объяснение тому, как межиндивидуальные различия могут определять изменчивость внутри и между группами, а также возникновение групповой структуры, лидерства, динамики движения и успешности группы в добыче пищи.