Рыбы в стае реагируют в основном на одного-двух соседей одновременно

Исследование, опубликованное в PLOS Computational Biology, разработало новый метод, сочетающий поведенческий анализ с компьютерной моделью, для картирования цепочки прямых взаимодействий в стае рыб. Международная команда учёных, включающая Бристольский университет, обнаружила, что отдельные рыбы обращают внимание на своих соседей, когда стая движется согласованно.

Стайные рыбы демонстрируют удивительную координацию на уровне группы, где множество особей движутся как единое целое. Это происходит потому, что особи в группе реагируют на движение других её членов. Однако до сих пор было неизвестно, на сколько особей обращает внимание каждая рыба.

Понимание того, как отдельная рыба взаимодействует со своими соседями, важно, поскольку эти взаимодействия показывают, как стая движется и исследует окружающую среду, и может помочь понять, как направленная информация распространяется по группе.

Доктор Лука Джугджоли, старший преподаватель факультета инженерной математики Бристольского университета, сказал: «Наше исследование показывает, что у относительно распространённых аквариумных рыб, тетра-огненноголовок, которые демонстрируют очень сильное стайное поведение, есть небольшое количество влиятельных соседей, обычно один или два, и это не обязательно самые близкие. Удивительно, но групповая координация, по-видимому, происходит за счёт того, что рыбы постоянно меняют, за кем решают следить».

Способность координировать совместные действия и движения в группе без лидера имеет много преимуществ. Она позволяет эффективно распределять задачи между особями и делает группу устойчивой к потере лидера или лидеров, поскольку поведение группы не зависит от какой-либо одной особи. Вид тетра-огненноголовка, по-видимому, выбрал именно эту стратегию координации, где любая особь может стать лидером в зависимости от необходимости.

Исследование демонстрирует миллионы лет эволюции, в ходе которых природа разработала методы совместной обработки информации и координации, дающие преимущества, выходящие за рамки индивидуальных навыков. Эти результаты могут быть использованы для координации действий искусственных систем и созданных человеком агентов, таких как рои дронов, которые в будущем могут применяться для поисково-спасательных операций, мониторинга окружающей среды и дикой природы.

Определив взаимодействия на индивидуальном уровне и влиятельных соседей, следующий шаг для исследовательской команды — выяснить, как эти источники информации комбинируются каждой особью, и какие сенсомоторные механизмы использует отдельная рыба, чтобы решить, куда двигаться дальше. Ответы на эти вопросы помогут исследователям точно предсказывать коллективные паттерны движения стаи и то, как направленная информация распространяется по группе.