Kottaraisen nurinat: Tiede Yhden Luonnon Suurimmista näytelmistä

Menno Schäfer / shutterstock

Kottaraisen murinan katseleminen lintujen ryntäessä, sukeltaessa ja pyöriessä taivaalla on yksi hämärän talvi-illan suurista nautinnoista. Napolista Newcastleen nämä ketterät lintuparvet esittävät kaikki samaa uskomatonta akrobaattista näyttöä, liikkuen täydellisessä synkronoinnissa. Mutta miten he tekevät sen? Mikseivät kaadu? Ja mitä järkeä on?

Vielä 1930-luvulla eräs johtava tiedemies ehdotti, että linnuilla täytyy olla psyykkisiä voimia toimiakseen yhdessä parvessa. Onneksi moderni tiede alkaa löytää parempia vastauksia.

Ymmärtääksemme, mitä kottaraiset tekevät, aloitamme jo vuonna 1987, jolloin uraauurtava tietojenkäsittelytieteilijä Craig Reynolds loi simulaation lintuparvesta . Nämä "boidit", kuten Reynolds kutsui tietokoneella luomiaan olentojaan, noudattivat vain kolmea yksinkertaista sääntöä erilaisten liikemalliensa luomiseksi: lähellä olevat linnut liikkuivat kauemmas toisistaan, linnut linjasivat suuntansa ja nopeudensa ja kaukaisemmat linnut pääsivät lähemmäksi.

Joitakin näistä kuvioista käytettiin sitten luomaan realistisen näköisiä eläinryhmiä elokuvissa, alkaen Batman Returnsista vuonna 1992 ja sen lepakkoparvista ja pingviinien "armeijasta" . Ratkaisevaa on, että tämä malli ei vaatinut pitkän kantaman ohjausta tai yliluonnollisia voimia – vain paikallista vuorovaikutusta. Reynoldsin malli osoitti, että monimutkainen parvi oli todella mahdollista perussääntöjä noudattavien yksilöiden kautta, ja tuloksena saadut ryhmät varmasti "näyttävät" luonnossa olevilta. Tästä lähtökohdasta syntyi kokonainen eläinten liikemallinnuksen ala. Näiden mallien sovittaminen todellisuuteen onnistui vuonna 2008 upeasti italialaisen ryhmän toimesta, joka pystyi kuvaamaan kottaraisten murinaa Rooman rautatieaseman ympärillä, rekonstruoimaan sijaintinsa 3D-muodossa ja näyttämään käytössä olevat säännöt . He havaitsivat, että kottaraiset pyrkivät vastaamaan noin seitsemän lähimmän naapurin suuntaa ja nopeutta sen sijaan, että olisivat reagoineet kaikkien lähellä olevien lintujen liikkeisiin.

Kun katsomme, kuinka sivuääni sykkii aaltoina ja pyörtyy muotoryhmiksi, näyttää usein siltä, ​​että on alueita, joilla linnut hidastavat ja tiivistyvät tai missä ne kiihtyvät ja leviävät leveämmäksi toisiaan. Itse asiassa tämä johtuu suurelta osin optisesta illuusiosta, jonka 3D-parvi projisoi 2D-kuvaamme maailmasta, ja tieteelliset mallit viittaavat siihen, että linnut lentävät tasaisella nopeudella.

Tietojenkäsittelytieteilijöiden, teoreettisten fyysikkojen ja käyttäytymisbiologien ponnistelujen ansiosta tiedämme nyt, kuinka nämä sivuäänet syntyvät. Seuraava kysymys on, miksi niitä ylipäätään tapahtuu – mikä sai kottaraiset kehittämään tällaista käyttäytymistä?

Yksi yksinkertainen selitys on yölämmön tarve talvella: lintujen täytyy kokoontua yhteen lämpimämpiin paikkoihin ja yöpyä lähekkäin vain pysyäkseen hengissä. Kottaraiset voivat pakata itsensä yöpymispaikalle – ruokot, tiheät pensasaidat, ihmisrakenteet, kuten rakennustelineet – yli 500 lintua kuutiometrissä , joskus useiden miljoonien lintujen parvissa. Tällaiset suuret lintupitoisuudet olisivat houkutteleva kohde petoeläimille. Yksikään lintu ei halua olla se, jonka saalistaja poimii, joten turvallisuus numeroissa on pelin nimi, ja pyörivät massat luovat hämmennystä, joka estää yksittäisen yksilön joutumisen kohteena.

Kottaraiset eivät ole meedioita – he vain osaavat noudattaa sääntöjä. Valokuva: Adri / shutterstock

Kottaraiset kulkevat kuitenkin usein yöpymispaikalle useiden kymmenien kilometrien päähän, ja ne kuluttavat näillä lennoilla enemmän energiaa kuin mitä voisi säästää yöpymällä hieman lämpimämmissä paikoissa. Siksi näiden jättimäisten yöpymisten motiivin on oltava enemmän kuin pelkkä lämpötila.

Lukumääräinen turvallisuus voisi ohjata mallia, mutta kiehtova ajatus viittaa siihen, että parvia voi muodostua, jotta yksilöt voivat jakaa tietoa ravinnonhakuista. Tämä, " tietokeskuksen hypoteesi ", viittaa siihen, että kun ruoka on hajanaista ja vaikea löytää, parhaan pitkän aikavälin ratkaisun löytäminen edellyttää keskinäistä tiedon jakamista suurten henkilöiden kesken. Aivan kuten mehiläiset jakavat kukkapaikkojen sijainnin, linnut, jotka löytävät ruokaa yhtenä päivänä ja jakavat tietoa yhdessä yössä, hyötyvät samanlaisista tiedoista toisena päivänä. Vaikka suurempi määrä lintuja liittyy yöpymispaikoille , kun ruokaa on vähissä , mikä näyttää tukevan ajatusta vähän, kokonaishypoteesin testaaminen on tähän mennessä osoittautunut erittäin vaikeaksi.

Ymmärryksemme liikkuvista eläinryhmistä on laajentunut valtavasti viime vuosikymmeninä. Seuraava haaste on ymmärtää evoluutio- ja mukautumispaineet, jotka ovat luoneet tämän käyttäytymisen, ja mitä se voi tarkoittaa luonnonsuojelulle näiden paineiden muuttuessa. Mahdollisesti voimme mukauttaa ymmärrystämme ja käyttää sitä robottijärjestelmien autonomisen ohjauksen parantamiseen. Ehkä tulevaisuuden automatisoitujen autojen ruuhkakäyttäytyminen perustuu kottaraisiin ja niiden nurinaan.