Μουρμούρες αστεριών: η επιστήμη πίσω από μια από τις μεγαλύτερες εκθέσεις της φύσης

Menno Schaefer / shutterstock

Το να παρακολουθείς τις μουρμούρες των ψαρονιών καθώς τα πουλιά σκαρφαλώνουν, βουτούν και τροχοδρομούν στον ουρανό είναι μια από τις μεγάλες απολαύσεις ενός σκοτεινού χειμωνιάτικου βραδιού. Από τη Νάπολη μέχρι το Νιούκαστλ, αυτά τα σμήνη ευκίνητων πουλιών κάνουν όλα την ίδια απίστευτη ακροβατική επίδειξη, κινούνται σε τέλειο συγχρονισμό. Πώς το κάνουν όμως; Γιατί δεν συντρίβονται; Και ποιο είναι το νόημα;

Πίσω στη δεκαετία του 1930, ένας κορυφαίος επιστήμονας πρότεινε ότι τα πουλιά πρέπει να έχουν ψυχικές δυνάμεις για να λειτουργούν μαζί σε ένα κοπάδι. Ευτυχώς, η σύγχρονη επιστήμη αρχίζει να βρίσκει μερικές καλύτερες απαντήσεις.

Για να καταλάβουμε τι κάνουν τα ψαρόνια, ξεκινάμε το 1987 όταν ο πρωτοπόρος επιστήμονας υπολογιστών Craig Reynolds δημιούργησε μια προσομοίωση ενός κοπαδιού πουλιών . Αυτά τα «boids», όπως ονόμασε ο Reynolds τα πλάσματα του που δημιουργήθηκαν από υπολογιστή, ακολούθησαν μόνο τρεις απλούς κανόνες για να δημιουργήσουν τα διαφορετικά μοτίβα κίνησης: τα κοντινά πουλιά θα απομακρύνονταν περισσότερο, τα πουλιά θα ευθυγράμμιζαν την κατεύθυνση και την ταχύτητά τους και τα πιο μακρινά πουλιά θα πλησίαζαν.

Μερικά από αυτά τα μοτίβα χρησιμοποιήθηκαν στη συνέχεια για τη δημιουργία ρεαλιστικών ομάδων ζώων σε ταινίες, ξεκινώντας με το Batman Returns το 1992 και τα σμήνη από νυχτερίδες και τον «στρατό» των πιγκουίνων . Κυρίως αυτό το μοντέλο δεν απαιτούσε καθοδήγηση μεγάλης εμβέλειας ή υπερφυσικές δυνάμεις – μόνο τοπικές αλληλεπιδράσεις. Το μοντέλο του Reynolds απέδειξε ότι ένα πολύπλοκο κοπάδι ήταν πράγματι δυνατό μέσω ατόμων που ακολουθούσαν βασικούς κανόνες, και οι ομάδες που προέκυψαν σίγουρα «έμοιαζαν» με αυτές της φύσης. Από αυτό το σημείο εκκίνησης προέκυψε ένα ολόκληρο πεδίο μοντελοποίησης κινήσεων ζώων. Η αντιστοίχιση αυτών των μοντέλων με την πραγματικότητα επιτεύχθηκε θεαματικά το 2008 από μια ομάδα στην Ιταλία που μπόρεσε να κινηματογραφήσει μουρμούρες αστεριών γύρω από το σιδηροδρομικό σταθμό της Ρώμης, να ανακατασκευάσει τις θέσεις τους σε 3D και να δείξει τους κανόνες που χρησιμοποιούνταν. Αυτό που βρήκαν ήταν ότι τα ψαρόνια προσπαθούσαν να ταιριάζουν με την κατεύθυνση και την ταχύτητα των πλησιέστερων επτά περίπου γειτόνων, αντί να ανταποκρίνονται στις κινήσεις όλων των κοντινών πουλιών γύρω τους.

Όταν παρακολουθούμε ένα μουρμουρητό να πάλλεται σε κύματα και να στροβιλίζεται σε συστοιχίες σχημάτων, συχνά φαίνεται σαν να υπάρχουν περιοχές όπου τα πουλιά επιβραδύνουν, και συσσωρεύονται πυκνά, ή όπου επιταχύνονται και απλώνονται ευρύτερα. Στην πραγματικότητα, αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό σε μια οπτική ψευδαίσθηση που δημιουργήθηκε από το τρισδιάστατο σμήνος που προβάλλεται στη δισδιάστατη όψη του κόσμου και τα επιστημονικά μοντέλα προτείνουν ότι τα πουλιά πετούν με σταθερή ταχύτητα.

Χάρη στις προσπάθειες επιστημόνων υπολογιστών, θεωρητικών φυσικών και βιολόγων συμπεριφοράς γνωρίζουμε τώρα πώς δημιουργούνται αυτά τα μουρμουρητά. Το επόμενο ερώτημα είναι γιατί συμβαίνουν καθόλου - τι έκανε τα ψαρόνια να εξελίξουν αυτή τη συμπεριφορά;

Μια απλή εξήγηση είναι η ανάγκη για ζεστασιά τη νύχτα κατά τη διάρκεια του χειμώνα: τα πουλιά πρέπει να συγκεντρώνονται σε πιο ζεστές τοποθεσίες και να κουρνιάζουν σε κοντινή απόσταση για να παραμείνουν ζωντανά. Τα ψαρόνια μπορούν να πακετάρουν τον εαυτό τους σε ένα χώρο κοκορέματος – καλαμιώνες, πυκνοί φράκτες, ανθρώπινες κατασκευές όπως σκαλωσιές – με περισσότερα από 500 πουλιά ανά κυβικό μέτρο , μερικές φορές σε κοπάδια πολλών εκατομμυρίων πουλιών. Τέτοιες υψηλές συγκεντρώσεις πτηνών θα ήταν δελεαστικός στόχος για τα αρπακτικά. Κανένα πουλί δεν θέλει να είναι αυτό που ξεκολλάει ένα αρπακτικό, επομένως η ασφάλεια σε αριθμούς είναι το όνομα του παιχνιδιού και οι μάζες που στροβιλίζονται δημιουργούν ένα φαινόμενο σύγχυσης εμποδίζοντας ένα μεμονωμένο άτομο να στοχοποιηθεί.

Τα ψαρόνια δεν είναι μέντιουμ – είναι απλά καλά στο να ακολουθούν τους κανόνες. Φωτογραφία από τον Adri / shutterstock

Ωστόσο, τα ψαρόνια συχνά μετακινούνται σε κοτόπουλα από πολλές δεκάδες χιλιόμετρα μακριά και καταναλώνουν περισσότερη ενέργεια σε αυτές τις πτήσεις από ό,τι θα μπορούσε να εξοικονομηθεί αν κουρνιάσουν σε οριακά θερμότερα μέρη. Επομένως, το κίνητρο για αυτές τις κολοσσιαίες εστίες πρέπει να είναι κάτι περισσότερο από μόνο η θερμοκρασία.

Η ασφάλεια σε αριθμούς θα μπορούσε να οδηγήσει στο μοτίβο, αλλά μια ενδιαφέρουσα ιδέα υποδηλώνει ότι μπορεί να σχηματιστούν σμήνη έτσι ώστε τα άτομα να μπορούν να μοιραστούν πληροφορίες σχετικά με την αναζήτηση τροφής. Αυτή, η « υπόθεση του κέντρου πληροφοριών », υποδηλώνει ότι όταν το φαγητό είναι αποσπασματικό και δύσκολο να βρεθεί η καλύτερη μακροπρόθεσμη λύση απαιτεί αμοιβαία ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ μεγάλου αριθμού ατόμων. Ακριβώς όπως οι μέλισσες μοιράζονται τη θέση των μπαλωμάτων λουλουδιών, τα πουλιά που βρίσκουν τροφή μια μέρα και μοιράζονται πληροφορίες μια νύχτα θα επωφεληθούν από παρόμοιες πληροφορίες μια άλλη μέρα. Αν και μεγαλύτεροι αριθμοί πουλιών ενώνονται με τα κοτόπουλα όταν η τροφή είναι στο ελάχιστο , κάτι που φαίνεται να παρέχει κάποια περιορισμένη υποστήριξη για την ιδέα, μέχρι στιγμής έχει αποδειχθεί εξαιρετικά δύσκολο να δοκιμαστεί σωστά η συνολική υπόθεση.

Η κατανόησή μας για τις μετακινούμενες ομάδες ζώων έχει επεκταθεί πάρα πολύ τις τελευταίες δεκαετίες. Η επόμενη πρόκληση είναι να κατανοήσουμε τις εξελικτικές και προσαρμοστικές πιέσεις που έχουν δημιουργήσει αυτή τη συμπεριφορά και τι μπορεί να σημαίνει για τη διατήρηση καθώς αλλάζουν αυτές οι πιέσεις. Ενδεχομένως μπορούμε να προσαρμόσουμε την κατανόησή μας και να τη χρησιμοποιήσουμε για να βελτιώσουμε τον αυτόνομο έλεγχο των ρομποτικών συστημάτων. Ίσως η συμπεριφορά στις ώρες αιχμής των αυτοματοποιημένων αυτοκινήτων του μέλλοντος να βασίζεται στα ψαρόνια και στα μουρμούρα τους.