Škorčevo mrmranje: Znanost Za Enim največjih Prikazov Narave

Menno Schaefer / shutterstock

Gledanje mrmranja škorcev, ko se ptice dvigajo, potapljajo in kolesarijo po nebu, je eden največjih užitkov mračnega zimskega večera. Od Neaplja do Newcastla te jate okretnih ptic izvajajo enako neverjetno akrobatsko predstavo in se premikajo v popolni sinhronosti. Toda kako jim to uspe? Zakaj se ne zrušijo? In kaj je smisel?

Že v tridesetih letih 20. stoletja je eden od vodilnih znanstvenikov predlagal, da morajo imeti ptice psihične sposobnosti , da delujejo skupaj v jati. Na srečo sodobna 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 "boidi", kot je Reynolds poimenoval svoja računalniško ustvarjena bitja, so sledili le trem preprostim pravilom za ustvarjanje različnih vzorcev gibanja: ptice v bližini bi se bolj oddaljevale, ptice bi uskladile svojo smer in hitrost, bolj oddaljene ptice pa bi se približale.

Nekateri od teh vzorcev so bili nato uporabljeni za ustvarjanje realističnih živalskih skupin v filmih, začenši z Batman Returns leta 1992 in njegovimi roji netopirjev in »vojsko« pingvinov . Bistveno je, da ta model ni zahteval nikakršnega vodenja na velike razdalje ali nadnaravnih moči – le lokalne interakcije. Reynoldsov model je dokazal, da je kompleksna jata res mogoča s posamezniki, ki sledijo osnovnim pravilom, in nastale skupine so zagotovo "izgledale" kot tiste v naravi. Iz tega izhodišča je nastalo celotno področje modeliranja gibanja živali. Usklajevanje teh modelov z resničnostjo je leta 2008 spektakularno uspelo skupini v Italiji, ki je lahko posnela šumenje škorcev okoli železniške postaje v Rimu, rekonstruirala njihove položaje v 3D in prikazala pravila , ki so bila uporabljena. Ugotovili so, da so se škorci poskušali ujemati s smerjo in hitrostjo najbližjih sedmih sosedov, namesto da bi se odzivali na gibanje vseh bližnjih ptic okoli njih.

Ko opazujemo šumenje, ki utripa v valovih in se vrtinči v nizih oblik, se pogosto zdi, kot da obstajajo območja, kjer ptice upočasnijo in postanejo gosto stisnjene ali kjer pospešijo in se razširijo širše. Pravzaprav je to v veliki meri posledica optične iluzije, ki jo ustvari 3D jata, projicirana na naš 2D pogled na svet, znanstveni modeli pa kažejo, da ptice letijo z enakomerno hitrostjo.

Zahvaljujoč prizadevanjem računalniških znanstvenikov, teoretičnih fizikov in vedenjskih biologov zdaj vemo, kako nastanejo ta šumenja. Naslednje vprašanje je, zakaj se sploh zgodijo – kaj je povzročilo, da so se škorci tako obnašali?

Ena preprosta razlaga je potreba po toploti ponoči pozimi: ptice se morajo zbrati na toplejših mestih in počivati ​​v neposredni bližini, samo da ostanejo žive. Škorci se lahko namestijo na prenočišče – ​​trstičje, goste žive meje, človeške zgradbe, kot so odri – z več kot 500 pticami na kubični meter , včasih v večmilijonskih jatah ptic. Tako visoke koncentracije ptic bi bile mamljiva tarča za plenilce. Nobena ptica noče biti tista, ki jo plenilec ukrade, zato je glavna stvar varnost v številu, vrtinčaste mase pa ustvarjajo učinek zmede, ki preprečuje, da bi bil tarča en sam posameznik.

Škorci niso jasnovidci – le dobri so v upoštevanju pravil. Fotografiral Adri / shutterstock

Vendar se škorci pogosto vozijo v zatočišča iz več deset kilometrov oddaljenih krajev in na teh letih porabijo več energije, kot bi je lahko prihranili z bivanjem v nekoliko toplejših krajih. Zato mora biti motivacija za ta velikanska zatočišča več kot samo temperatura.

Varnost v številu bi lahko vplivala na vzorec, vendar zanimiva ideja nakazuje, da se lahko oblikujejo jate, tako da lahko posamezniki izmenjujejo informacije o iskanju hrane. To, " hipoteza informacijskega centra ", nakazuje, da kadar je hrana neenotna in je težko najti najboljšo dolgoročno rešitev, je potrebna medsebojna izmenjava informacij med velikim številom posameznikov. Tako kot medonosne čebele delijo lokacijo cvetličnih zaplat, bodo ptice, ki en dan najdejo hrano in čez noč delijo informacije, imele koristi od podobnih informacij drugi dan. Čeprav se večje število ptic združi v zatočiščih , ko je hrane najbolj malo , kar se zdi, da daje nekaj omejene podpore tej ideji, se je do zdaj izkazalo, da je celotno hipotezo izjemno težko pravilno preizkusiti.

Naše razumevanje gibljivih živalskih skupin se je v zadnjih nekaj desetletjih močno razširilo. Naslednji izziv je razumeti evolucijske in prilagoditvene pritiske, ki so ustvarili to vedenje, in kaj bi to lahko pomenilo za ohranjanje, ko se ti pritiski spreminjajo. Morda lahko svoje razumevanje prilagodimo in ga uporabimo za izboljšanje avtonomnega nadzora robotskih sistemov. Morda bo obnašanje avtomatiziranih avtomobilov prihodnosti v prometnih konicah temeljilo na škorcih in njihovem mrmranju.