Разгадка тайны скоплений скворцов
Новое исследование предполагает, что загадочные движения стай скворцов могут объясняться областями света и тени, возникающими при их полете.
Исследование, проведенное Уорикским университетом и опубликованное в журнале PNAS, показало, что стайные скворцы стремятся поддерживать оптимальную плотность, при которой они могут собирать информацию об окружающей среде. Это происходит, когда они видят свет сквозь стаю под многими углами — состояние, известное как маргинальная непрозрачность. Последующий узор из света и тени, формируемый, когда птицы пытаются достичь необходимой плотности, и предоставляет жизненно важную информацию отдельным особям в стае.
Динамический узор света и тени создается, когда птицы в стае меняют положение и угол полета, что изменяет количество света, проникающего в стаю. Исследователи заметили, что всегда можно было видеть участки света, проникающего сквозь стаю, что дало первоначальное понимание: меняющиеся узоры света и тени играют роль в движении стаи.
Это привело к разработке компьютерной модели, в которой виртуальные птицы с искусственным интеллектом притягивались к областям в стае, которые могли предоставить больше всего информации об остальной части стаи. Когда каждая виртуальная птица притягивалась к областям с максимальным количеством информации, результатом становилось сплоченное скопление.
«Мы используем метод, называемый агентным моделированием самоходных частиц, прославившийся благодаря работе Вичека и др. (1995). Каждая птица представлена частицей, следующей идентичному набору правил (с вероятностью совершить ошибку). В данном случае правила таковы: а) следуй за ближайшим соседом и б) двигайся к областям проекции, содержащим больше всего информации. Когда таких частиц много, результатом становится коллективное движение, очень похожее на движение реальной стаи птиц», — говорит Дэниел Пирс.
Затем команда Уорика применила выводы модели к стаям в дикой природе и установила сильную корреляцию между движениями виртуальных и настоящих птиц.
«Отдельный скворец в стае видит перед собой области света и тени, создаваемые другими птицами, которые образуют динамичный и меняющийся силуэт», — говорит ведущий исследователь Дэниел Пирс. — «Наше исследование установило, что силуэты, которые мы, внешние наблюдатели, видим, были результатом самоорганизации больших стай для достижения состояния маргинальной непрозрачности. При этом птица все еще может видеть часть светлого неба через промежутки в стае и собирать информацию от других птиц».
«Когда мы наблюдаем стаю скворцов, мы фактически видим 2D-проекцию динамичной, меняющейся 3D-среды. Разработав эту модель, мы смогли смоделировать эту среду и увидеть, что когда каждая птица притягивается к областям в стае, которые могут предоставить больше всего информации, результатом становится сплоченный рой, напоминающий большую стаю скворцов в дикой природе», — комментирует Пирс.
Ранее считалось, что координация в стае достигается за счет взаимодействия птиц только с ближайшими соседями. Однако, как утверждает соавтор статьи, почетный профессор Джордж Роулендс, новое исследование знаменует «смену парадигмы в нашем понимании того, как птицы организуются внутри стаи, поскольку показывает, что одних лишь локальных взаимодействий между птицами недостаточно для объяснения организации стаи в крупном масштабе».