Znanost o pticah: zakaj sinhronizirani škorci letijo za svoje preživetje

Gledanje strašnih šumov, ko se ptice premetavajo, potapljajo in vozijo po nebu, je eden od velikih užitkov v temačnem zimskem večeru. Od Neaplja do Newcastla, te jate agilnih ptic delajo enako neverjeten akrobatski zaslon, ki se giblje v popolni sinhroni. Toda kako to delajo? Zakaj se ne zrušijo? In kaj je smisel?

Že v tridesetih letih prejšnjega stoletja je eden vodilnih znanstvenikov predlagal, da morajo imeti ptice psihične moči, da delujejo skupaj v jati. Na srečo moderna znanost začenja iskati boljše odgovore.

Da bi razumeli, kaj počnejo škorci, začnemo leta 1987, ko je pionirski računalniški znanstvenik Craig Reynolds ustvaril simulacijo jate ptic. Ti »boids«, kot je Reynolds imenoval svoja računalniško ustvarjena bitja, so sledili le trem preprostim pravilom, da bi ustvarili svoje različne vzorce gibanja: bližnje ptice bi se še bolj oddaljile, ptice bi uskladile svojo smer in hitrost in bolj oddaljene ptice bi se približale.

Oglejte si tudi: Vrtinjanje Starlings Ustvari n Birdnado’v Apocalyptic Reddit Photo

Nekatere od teh vzorcev so nato uporabili za ustvarjanje realističnih skupin živali v filmih, začenši s Batman vrne leta 1992 in njenih rojev netopirjev in "vojske" pingvinov. Pomembno je, da ta model ni zahteval nobenih smernic na dolge razdalje ali nadnaravne moči - samo lokalne interakcije. Reynoldsov model je dokazal, da je zapleteno jato dejansko možno s pomočjo posameznikov, ki sledijo osnovnim pravilom, in skupine, ki so nastale, so se zagotovo "zdele" kot tiste v naravi.

Iz tega izhodišča je nastalo celotno področje modeliranja gibanja živali. Usklajevanje teh modelov z resničnostjo je bilo v letu 2008 spektakularno doseženo s strani skupine v Italiji, ki je lahko posnela žuborenje starlingov okoli železniške postaje v Rimu, rekonstruirala svoje položaje v 3D in pokazala pravila, ki so se uporabljala. Ugotovili so, da so škorci skušali uskladiti smer in hitrost najbližjih sedem ali tako sosedov, namesto da bi se odzvali na premike vseh bližnjih ptic okoli njih.

Ko gledamo, kako se v valovih utripa mrmrljivost in se vrtijo v polja oblik, se pogosto zdi, kot da obstajajo območja, kjer se ptice počasi in debelo zapakirajo ali kjer se pospešijo in razširijo širše. Pravzaprav je to v veliki meri posledica optične iluzije, ki jo ustvari 3D jata, ki se projicira na naš 2D pogled na svet, in znanstveni modeli kažejo, da ptice letijo z enakomerno hitrostjo.

Zahvaljujoč prizadevanjem računalniških znanstvenikov, teoretičnih fizikov in vedenjskih biologov, zdaj vemo, kako nastanejo te mrmranja. Naslednje vprašanje je: Zakaj se sploh dogajajo? Kaj je povzročilo, da so škorci razvili to vedenje?

Ena preprosta razlaga je potreba po toplini ponoči v zimskem času: ptice se morajo zbrati na toplejših mestih in se sprostiti v neposredni bližini, da bi ostale žive. Škorci se lahko spakirajo v gnezdo - trstičje, gosto živo mejo, človeške strukture, kot so odri - pri več kot 500 pticah na kubični meter, včasih v jatah več milijonov ptic. Tako visoke koncentracije ptic bi bile mamljive tarče za plenilce. Nobena ptica ne želi biti tista, ki jo plenilec pobere, zato je varnost v številkah ime igre, vrtinčne mase pa povzročajo zmedenost in preprečujejo, da bi bil posameznik tarča.

Vendar so škorci pogosto vozili na več deset deset kilometrov daleč, in na teh poletih porabijo več energije, kot bi jih lahko rešili s prenočenjem v malo bolj toplejših krajih. Zato mora biti motivacija za te ogromne hiše več kot samo temperatura.

Glej tudi: Ogromen roj škorcev zasenčil nebo nad Rimom

Varnost v številkah bi lahko vodila do vzorca, toda zanimiva ideja predlaga, da se jate lahko oblikujejo tako, da lahko posamezniki izmenjujejo informacije o iskanju hrane. To, "hipoteza o informacijskem središču", kaže, da je najboljša dolgoročna rešitev, kadar je hrana neenotna in težko najti, zahtevati vzajemno izmenjavo informacij med velikim številom posameznikov. Tako kot so čebele delile lokacijo cvetnih lis, bodo ptice, ki najdejo hrano en dan in si čez noč izmenjujejo informacije, imele korist od podobnih informacij še en dan. Čeprav se večje število ptic pridruži bivališčem, ko je hrana na najmanjši stopnji, kar se zdi, da daje idejo za omejeno podporo, se je doslej izkazalo za izjemno težko pravilno preskusiti splošno hipotezo.

Naše razumevanje gibajočih se skupin živali se je v zadnjih nekaj desetletjih zelo povečalo. Naslednji izziv je razumeti evolucijske in prilagoditvene pritiske, ki so ustvarili to vedenje, in kaj lahko pomeni za ohranjanje, ko se ti pritiski spremenijo. Mogoče lahko prilagodimo naše razumevanje in ga uporabimo za izboljšanje avtonomnega nadzora robotskih sistemov. Morda bo obnašanje avtomobiliziranih avtomobilov v prihodnosti temeljilo na škorcah in njihovih žuborenju.

Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovoru A. Jamie Wooda in Colina Bealea. Preberite izvirni članek tukaj.