Лучше вместе: крупные стаи рыб принимают более быстрые и точные решения при побеге от хищников

Когда нападает хищник, рыбам нужно быстро решить: нырнуть или остаться? Это выбор между жизнью и смертью, и ошибка — будь то чрезмерная реакция на безобидное движение или пропуск реальной угрозы — может быть фатальной.

Исследователи из кластера передового опыта «Наука интеллекта» (SCIoI) при Берлинском университете имени Гумбольдта и Института пресноводной экологии и внутреннего рыболовства имени Лейбница (IGB) показали, что стаи диких рыб не только становятся быстрее, но и лучше принимают такие решения по мере увеличения их размера. Результаты, опубликованные в Science Advances под заголовком «Более качественные и быстрые решения принимаются более крупными стаями рыб в дикой природе», впервые предоставляют доказательства, полученные в полевых условиях, что крупные животные коллективы могут преодолеть два классических компромисса: обнаружение реальных угроз без реакции на каждую тень и принятие быстрых решений без потери точности.

Ключевое открытие? Крупные стаи серных моллинезий (Poecilia sulphuraria) способны с возрастающей точностью и скоростью отличать реальные атаки птиц от безобидных пролётов, что было исключительно сложно продемонстрировать, особенно в естественных условиях.

Решения за доли секунды, тысячи рыб

Команда изучала стаи серных моллинезий, обитающих в горячих, насыщенных серой водах реки Эль-Асуфре в Табаско, Мексика. Эти рыбы выживают в экстремальных условиях: низкий уровень кислорода, высокие температуры и постоянная угроза со стороны воздушных хищников, таких как зимородки и большие кискади.

Их необычная антихищническая стратегия дала исследователям редкую возможность: заглянуть в момент, когда группа жертв решает, насколько опасным является нарушение. При обнаружении угрозы (например, птицы) рыбы совершают коллективное ныряние, создавая видимую рябь на поверхности воды. Если рыбы решают, что нарушение — это реальная атака, они продолжают повторять волнообразные нырки до нескольких минут. Если нет — останавливаются.

Распознавание опасности коллективно

В более чем двух сотнях задокументированных событий исследователи сравнили реакции на реальные атаки хищников и безобидные пролёты птиц. Они сосредоточились на одном особенно скрытном хищнике — большой кискади. В отличие от шумных нырков зимородка, кискади совершают почти бесшумные атаки с пролётом, когда лишь их клюв касается воды, что визуально похоже на безобидные помехи, такие как шелест веток.

Результаты были поразительными: крупные стаи были намного лучше в различении этих неоднозначных атак и ложных тревог. Их реакции на реальные угрозы усиливались с увеличением размера стаи, в то время как реакции на безобидные пролёты оставались постоянными. Это означает, что более крупные стаи становились не просто более чувствительными, но и более разборчивыми — важное улучшение качества решений.

Умнее, а не просто больше

В теории обнаружения принятие решений часто связано с компромиссом: действуй быстро — и можешь совершить больше ошибок; жди дольше — и рискуешь упустить шанс. Но стаи рыб в этом исследовании не только становились точнее, но и быстрее. Более крупные группы тратили меньше времени между первым признаком нарушения и коллективным решением продолжить уклоняющиеся действия.

Эта способность нарушить два фундаментальных компромисса — между истинными и ложными срабатываниями, а также между скоростью и точностью — отличает данное исследование. «В самых больших стаях показатели обнаружения были почти идеальными — почти 100% атак кискади были идентифицированы правильно», — говорит Корбиниан Пахер. «Такой уровень был бы невозможен для одной рыбы».

От стай рыб к человеческим толпам

Хотя предыдущие модели объясняли принятие групповых решений с помощью таких идей, как правила кворума, масштаб этих стай (десятки и сотни тысяч особей) затрудняет применение подобных объяснений. Маловероятно, что каждая рыба наблюдает за каждой другой. Вместо этого исследователи предполагают, что может быть задействован более сложный, самоорганизующийся процесс.

«Мы начинаем думать об этих стаях рыб как о нейронных сетях», — говорит Корбиниан. «Возможно, они функционируют в состоянии, называемом критичностью: это состояние, которое оптимизирует поток информации в крупных системах — от мозга до толпы».

Понимание того, как крупные животные коллективы так эффективно обрабатывают информацию, может вдохновить будущие модели как в биологии, так и в искусственном интеллекте. Это также помогает ответить на ключевой эволюционный вопрос: почему животные вообще живут группами?

Взгляд на природный интеллект

Это исследование дополняет растущий объём доказательств того, что животные коллективы могут действовать как нечто большее, чем сумма их частей, особенно под давлением. Умело объединяя индивидуальные сигналы в быстрые и точные решения, такие группы, как серные моллинезии, дают представление об эволюции самого интеллекта.