Bird Science: Hvorfor Synkroniserede Starlings Flyver for deres Overlevelse

At se på stjernestrålende mundringer, da fuglene slår ud, dykker og hjul gennem himlen er en af ​​de store fornøjelser ved en skumrende vinteraften. Fra Napoli til Newcastle, gør disse flokke af smidige fugle det samme fantastiske akrobatiske display, der bevæger sig i perfekt synkronisering. Men hvordan gør de det? Hvorfor kolliderer de ikke? Og hvad er pointen?

Tilbage i 1930'erne foreslog en ledende forsker, at fugle skal have psykiske kræfter til at operere sammen i en flokk. Heldigvis begynder den moderne videnskab at finde nogle bedre svar.

For at forstå, hvad stjernerne gør, begynder vi tilbage i 1987, da den banebrydende computerforsker Craig Reynolds skabte en simulering af en flok fugle. Disse "boids", som Reynolds kaldte sine computergenererede væsener, fulgte kun tre enkle regler for at skabe deres forskellige bevægelsesmønstre: nærliggende fugle ville bevæge sig længere fra hinanden, fugle ville rette deres retning og fart, og fjernere fugle ville bevæge sig nærmere.

Se også: Swirling Starlings Generer 'Birdnado' i Apocalyptic Reddit Photo

Nogle af disse mønstre blev derefter brugt til at skabe realistiske udseende dyregrupper i film, begyndende med Batman Returns i 1992 og dets sværme af flagermus og "hær" af pingviner. Vigtigt, denne model krævede ikke langdistanceguide eller overnaturlige beføjelser - kun lokale interaktioner. Reynolds model viste, at en kompleks flok faktisk var mulig gennem individer, der fulgte de grundlæggende regler, og de resulterende grupper sikkert "kiggede" ud som dem i naturen.

Fra dette udgangspunkt opstod et helt område med dyrebevægelsesmodellering. Tilpasning af disse modeller til virkelighed blev spektakulært opnået i 2008 af en gruppe i Italien, som kunne filme stjernespillede murmurationer rundt om jernbanestationen i Rom, rekonstruere deres positioner i 3D og vise de regler, der blev brugt. Hvad de fandt var, at starlings forsøgte at matche retningen og hastigheden af ​​de nærmeste syv eller så naboer, snarere end at reagere på bevægelserne af alle de nærliggende fugle omkring dem.

Når vi ser en murmur pulsere i bølger og virvler ind i arrays af former, forekommer det ofte som om der er områder, hvor fugle langsomt bliver tykt pakket ind eller hvor de fremskynder og spredes bredere fra hinanden. Faktisk er det i høj grad takket være en optisk illusion skabt af 3D-flocken, der projiceres på vores 2D-verdensbillede, og videnskabelige modeller tyder på, at fuglene flyver med jævne hastigheder.

Takket være computer videnskabsmænds, teoretiske fysikers og adfærdsmæssige biologers indsats ved vi nu, hvordan disse murmurationer genereres. Det næste spørgsmål er: Hvorfor sker det overhovedet? Hvad forårsagede starlings at udvikle denne adfærd?

En simpel forklaring er behovet for varme om natten om vinteren: Fuglene skal samles sammen på varmere steder og rooste i nærheden, bare for at holde sig i live. Starlings kan pakke sig ind i et roostingssted - reed beds, tætte hække, menneskelige strukturer som stilladser - på mere end 500 fugle pr. Kubikmeter, nogle gange i flokke af flere millioner fugle. Sådanne høje koncentrationer af fugle ville være et fristende mål for rovdyr. Ingen fugl vil være den, som en rovdyr vælger, så sikkerhed i tal er navnet på spillet, og hvirvlende masser skaber en forvirrende virkning, der forhindrer en enkeltperson i at blive målrettet.

Stjernependler pendler dog ofte fra mange tusinde kilometer væk, og de brænder mere energi på disse fly, end de kunne redde ved at roostere i marginalt varmere steder. Derfor må motivationen for disse kolossale roostes være mere end temperaturen alene.

Se også: En enorm svarm af stjernestjerner formørket himlen over Rom

Sikkerhed i tal kunne køre mønsteret, men en spændende ide tyder på, at flokke kan danne sig, så enkeltpersoner kan dele information om foraging. Dette, "informationscenterhypotesen", antyder, at når fødevarer er ujævn og svært at finde, kræver den bedste langsigtede løsning gensidig udveksling af information blandt mange personer. Ligesom honningbier deler placeringen af ​​blomsterpletter, kan fugle, der finder mad en dag og deler information natten over, nyde godt af lignende oplysninger en anden dag. Selvom større antal fugle deltager i roosts, når fødevaren er i det mindste, hvilket synes at give en begrænset støtte til ideen, har det hidtil vist sig ekstremt vanskeligt at korrekt teste den overordnede hypotese.

Vores forståelse for flytende dyregrupper er vokset enormt de seneste årtier. Den næste udfordring er at forstå det evolutionære og adaptive pres, der har skabt denne adfærd, og hvad det kan betyde for bevarelse, som disse pres ændrer sig. Eventuelt kan vi tilpasse vores forståelse og bruge den til at forbedre den autonome kontrol af robotsystemer. Måske vil fremtiden for automatiske biler i rushtidens opførsel være baseret på starlings og deres mumlinger.

Denne artikel blev oprindeligt udgivet på The Conversation af A. Jamie Wood og Colin Beale. Læs den oprindelige artikel her.