Раскрыты секреты стайного полёта
Наблюдение за тем, как тысячи птиц летят в высоко скоординированной, но лишённой лидера стае, может быть совершенно непостижимым для человека. Новое исследование раскрывает, как именно они это делают и почему лететь правильно может быть выгодно.
Математические модели показывают, что сложное коллективное поведение птиц может быть следствием нескольких простых правил «дорожного движения» в небе.
«Изначально, в 1930-х, люди думали, что стаями птиц может руководить телепатия. Теперь мы знаем, что в основе лежит самоорганизация», — говорит Шарлотта Хемелрейк из Университета Гронингена в Нидерландах.
Хемелрейк изучала косяки рыб и стаи скворцов — птиц, которые могут собираться в стаи численностью до 30 000 особей.
«Каждый день они порхают около 30 минут вечером перед сном, и то, как они это делают, просто впечатляет», — отмечает Хемелрейк.
В то время как рыбы обычно формируют лишь длинные тонкие формы, формы птичьих стай — вытянутые, шарообразные, в виде песочных часов и постоянно меняющиеся — были невероятно разнообразны. Это побудило Хемелрейк создать новую компьютерную модель, чтобы выяснить лежащую в основе логику полёта скворцов.
Она обнаружила, что даже в огромных стаях каждая птица поддерживала примерно одинаковую скорость и взаимодействовала только с примерно семью соседями, когда пикировала и ныряла. Когда птицы совершали поворот, форма стаи менялась с широкой и плоской на длинную и узкую. Кроме того, птицы, летящие бок о бок, выстраивались в одну линию при повороте. Исследование было недавно опубликовано в журнале PLoS One.
Преимущества стайного полёта всё ещё изучаются. В одном исследовании, измерявшем частоту сердечных сокращений голубей, птицы тратили больше энергии, когда их заставляли лететь ближе друг к другу.
«Очевидно, что для некоторых птиц совместный полёт требует затрат энергии, поэтому вопрос остаётся: зачем они это делают? — говорит Джеффри Спеддинг, профессор машиностроения и аэрокосмической техники Университета Южной Калифорнии. — Возможно, стайность — это социальный феномен так же, как и механический, что-то вроде совместных упражнений».
Спеддинг отмечает, что изучение стайного поведения может быть применено во многих других областях.
«Предположим, я хочу создать рой летающих аппаратов, которые могут ощущать окружающую среду и управлять координацией между собой. Хорошей отправной точкой были бы некоторые правила взаимодействия у птиц, которые в равной степени применимы к нашим искусственным устройствам», — говорит он.
Объединение в стаи также может повысить общий интеллект группы. Согласно новому исследованию в Proceedings of the National Academy of Sciences, большие группы больших синиц и лазоревок лучше решают задачи, чем маленькие.
«Во-первых, когда вокруг больше птиц, каждой из них не нужно быть столь бдительной к хищникам, поэтому они могут уделять больше внимания задаче», — объясняет Джули Моран-Феррон, исследователь из отдела зоологии Оксфордского университета.
Социальные птицы могут быстро учиться друг у друга, поэтому наличие одного «вундеркинда» в группе может улучшить ситуацию для всех. В экспериментах исследователи создали устройство с рычагом, которое птицы должны были активировать, чтобы получить награду в виде еды. Они обнаружили, что с увеличением размера группы отдельные птицы получали больше пищи за время, потраченное на освоение устройства.
Моран-Феррон говорит, что неясно, лучше ли работают большие группы для всех типов птиц, но у нескольких видов наблюдались одинаковые результаты.
«Технические инновации — это новое преимущество стайности, которое ранее не описывалось в дикой природе», — заключает Моран-Феррон.